Medical Microbiology · 1/24
病原性・毒力。偏性・通性・日和見病原体
Pathogenicity, virulence. Obligate, facultative, and opportunistic pathogens
🧠 「病原性」はYes/No、「病原力virulence病原力（virulence）virulence（病原力）」はどれだけ強いかの程度問題——そしてどの菌が病気を起こすかは、菌の強さと「宿主にどれだけ依存するか」の2軸で決まる。 宿主の免疫状態に関係なく病気を起こす偏性病原体obligate pathogen偏性病原体（obligate pathogen）obligate pathogen（偏性病原体）、普段は無害だが場所を変えると病気を起こす通性病原体facultative pathogen通性病原体（facultative pathogen）facultative pathogen（通性病原体）、宿主の防御が弱った時だけ病気を起こす日和見opportunistic日和見（opportunistic）opportunistic（日和見）病原体——この3分類は臨床推論の出発点になる。
コッホの原則
ロベルト・コッホRobert Kochコッホ（Robert Koch）Robert Koch（コッホ）は、感染症（ウシcattleウシ（cattle）cattle（ウシ）の炭疽anthrax炭疽（anthrax）anthrax（炭疽）・ヒトの結核）の原因を特定しようとした最初期の研究者の一人であり、病原体と疾患の因果関係bidirectional causal relationship因果関係（bidirectional causal relationship）bidirectional causal relationship（因果関係）を証明するための基準として「コッホの原則Koch's postulatesコッホの原則（Koch's postulates）Koch's postulates（コッホの原則）」を提唱した。
- その微生物は、疾患に罹患した個体すべてから豊富に検出され、健康な個体からは検出されないこと
- その微生物は、罹患個体から分離され、体外で純粋培養できること
- 培養したその微生物を健康な個体に接種すると、同じ疾患を再現すること
- 接種後に発症した個体から再び同じ微生物が再分離され、元の原因菌と同一であると同定されること
flowchart TD
A["死亡した動物から<br>微生物を分離"] --> B["純粋培養"]
B --> C["同定"]
B --> D["健康な動物へ接種"]
D --> E["2匹目の動物で<br>同じ疾患が再現"]
E --> F["再度、微生物を<br>純粋培養・同定"]
F --> G["元の菌と同一と確認<br>= <span class='jp-term jp-term-diagram' title='bidirectional causal relationship'>因果関係</span>の証明"]病原性と病原力
病原体とは、植物・動物・昆虫に疾患を引き起こしうる微生物である。病原性とは、生物が疾患を引き起こす（宿主に害を与える）能力そのものを指す。
微生物は病原力virulence病原力（virulence）virulence（病原力）という形で病原性を発揮する。病原力virulence病原力（virulence）virulence（病原力）とは病原性の程度を表す言葉であり、病原力決定因子virulence determinants病原力決定因子（virulence determinants）virulence determinants（病原力決定因子）とは、病原体が宿主に疾患を生じさせることを可能にする遺伝的・生化学的・構造的特徴のことである。
宿主と病原体の関係は動的であり、互いの活動・機能に影響を与え合う。その関係の帰結は、病原体の病原力virulence病原力（virulence）virulence（病原力）と、宿主の防御機構の有効性による抵抗性・易感染性の程度の両方に依存する。
💡 病原性は「起こすか起こさないか」の質的な区別、病原力virulence病原力（virulence）virulence（病原力）は「どれだけ強く起こすか」の量的な区別——この2段構えで理解すると、後述のID50・LD50などの定量指標が自然に位置づく。
病原力の定量評価
病原力virulence病原力（virulence）virulence（病原力）は通常、標準条件下である動物種を死滅または障害させるのに必要な微生物数で測定される。
| 指標 | 定義 |
|---|---|
| ID50（infective dose 50） | 宿主の50%に感染を引き起こす菌数bacterial count (colony count)菌数（bacterial count (colony count)）bacterial count (colony count)（菌数） |
| LD50（lethal dose 50） | 宿主の50%を死に至らしめる菌数bacterial count (colony count)菌数（bacterial count (colony count)）bacterial count (colony count)（菌数） |
| TCID50（tissue culture infecting dose 50） | 培養細胞cultured cell培養細胞（cultured cell）cultured cell（培養細胞）の50%を傷害する菌数bacterial count (colony count)菌数（bacterial count (colony count)）bacterial count (colony count)（菌数） |
- 少数の菌（10〜10²個）で発病する → 病原力virulence病原力（virulence）virulence（病原力）が強い
- 多数の菌（>10⁵個）を要する → 病原力virulence病原力（virulence）virulence（病原力）が弱い
一部の病原体は、毒素産生というただ1つの病原力決定因子virulence determinants病原力決定因子（virulence determinants）virulence determinants（病原力決定因子）に依存する。Clostridium tetani（破傷風菌）や*ジフテリア菌Corynebacterium diphtheriaeジフテリア菌（Corynebacterium diphtheriae）Corynebacterium diphtheriae（ジフテリア菌）（ジフテリア菌Corynebacterium diphtheriaeジフテリア菌（Corynebacterium diphtheriae）Corynebacterium diphtheriae（ジフテリア菌））はほとんど侵襲性を持たないが、毒素を産生する遺伝的特性1つだけで疾患を起こすことができる。一方、黄色ブドウ球菌（黄色ブドウ球菌）・化膿レンサ球菌Streptococcus pyogenes化膿レンサ球菌（Streptococcus pyogenes）Streptococcus pyogenes（化膿レンサ球菌）*（化膿レンサ球菌Streptococcus pyogenes化膿レンサ球菌（Streptococcus pyogenes）Streptococcus pyogenes（化膿レンサ球菌））・緑膿菌 aeruginosa（緑膿菌）は多数の病原力決定因子virulence determinants病原力決定因子（virulence determinants）virulence determinants（病原力決定因子）を持ち、宿主のさまざまな組織に対しより多彩な疾患を引き起こす。
病原力を決定する細菌因子
| 非毒性因子non-toxic factors非毒性因子（non-toxic factors）non-toxic factors（非毒性因子） | 毒性因子toxic factors毒性因子（toxic factors）toxic factors（毒性因子） |
|---|---|
| 細胞表面構成成分：莢膜、鞭毛・線毛、線毛、パイルpiliパイル（pili）pili（パイル）、インベイシンinvasinsインベイシン（invasins）invasins（インベイシン）、糖衣glycocalyx糖衣（glycocalyx）glycocalyx（糖衣）・細胞外粘液物質（バイオフィルムbiofilmバイオフィルム（biofilm）biofilm（バイオフィルム）） | 外毒素 |
| 細胞外酵素extracellular enzymes細胞外酵素（extracellular enzymes）extracellular enzymes（細胞外酵素） | 内毒素 |
これらの詳細は内毒素・外毒素・非毒性の病原力virulence病原力（virulence）virulence（病原力）因子で扱う。
宿主依存性による病原体の3分類
| 分類 | 定義 | 例 |
|---|---|---|
| 偏性病原体obligate pathogen偏性病原体（obligate pathogen）obligate pathogen（偏性病原体） | 宿主の常在菌叢や免疫状態に関わらず疾患を起こしうる。無症候性に体内に存在する場合は無症候性保菌asymptomatic carriage無症候性保菌（asymptomatic carriage）asymptomatic carriage（無症候性保菌）と呼ぶ（例：鼻腔のMRSA保菌） | S. aureus、N. meningitidis（髄膜炎菌）、S. pyogenes など |
| 通性病原体facultative pathogen通性病原体（facultative pathogen）facultative pathogen（通性病原体） | 体のある部位では正常であっても、別の部位に移動すると感染を起こす | E. coli（大腸菌）は結腸の常在菌叢として有益だが、同じ菌株が尿路や創部に侵入すると感染を起こす |
| 日和見opportunistic日和見（opportunistic）opportunistic（日和見）病原体 | 宿主の防御機構が破綻した状況（免疫不全患者など）でのみ疾患を起こす | 細菌：コアグラーゼ陰性ブドウ球菌coagulase-negative staphylococci (CoNS)コアグラーゼ陰性ブドウ球菌（coagulase-negative staphylococci (CoNS)）coagulase-negative staphylococci (CoNS)（コアグラーゼ陰性ブドウ球菌）、Streptococcus salivarius、Neisseria subflava、Mycobacterium avium-intracellulare、Burkholderia属 真菌：Aspergillus、Penicillium 原虫：Pneumocystis jirovecii、Toxoplasma gondii、Cryptosporidium parvum、Balantidium coli ウイルス：播種性CMV、HSV、VZV、HHV6、HHV8 |
⭐ 同じE. coliでも「結腸にいれば常在菌、尿路に入れば病原体」という通性病原体facultative pathogen通性病原体（facultative pathogen）facultative pathogen（通性病原体）の考え方は、感染の内因性・外因性の区別とも直結する高頻度の視点。
まとめ
- コッホの原則Koch's postulatesコッホの原則（Koch's postulates）Koch's postulates（コッホの原則）は、病原体と疾患の因果関係bidirectional causal relationship因果関係（bidirectional causal relationship）bidirectional causal relationship（因果関係）を証明するための4段階の基準（分離・純粋培養・接種による再現・再分離同定）である。
- 病原性は疾患を起こす能力の有無、病原力virulence病原力（virulence）virulence（病原力）はその程度を表す量的概念であり、ID50・LD50・TCID50で定量化される。
- 病原体は毒素産生のみに依存する単一決定因子Determinants決定因子（Determinants）Determinants（決定因子）型（破傷風菌・ジフテリア菌Corynebacterium diphtheriaeジフテリア菌（Corynebacterium diphtheriae）Corynebacterium diphtheriae（ジフテリア菌））と、多彩な病原力virulence病原力（virulence）virulence（病原力）因子を持つ多因子型（黄色ブドウ球菌・化膿レンサ球菌Streptococcus pyogenes化膿レンサ球菌（Streptococcus pyogenes）Streptococcus pyogenes（化膿レンサ球菌）・緑膿菌など）に分かれる。
- 病原力virulence病原力（virulence）virulence（病原力）を決める因子は、莢膜・線毛・バイオフィルムbiofilmバイオフィルム（biofilm）biofilm（バイオフィルム）などの非毒性因子non-toxic factors非毒性因子（non-toxic factors）non-toxic factors（非毒性因子）と、外毒素・内毒素の毒性因子toxic factors毒性因子（toxic factors）toxic factors（毒性因子）に大別される。
- 病原体は宿主依存性により、偏性病原体obligate pathogen偏性病原体（obligate pathogen）obligate pathogen（偏性病原体）（宿主の状態によらず発病）・通性病原体facultative pathogen通性病原体（facultative pathogen）facultative pathogen（通性病原体）（部位が変わると病原化）・日和見opportunistic日和見（opportunistic）opportunistic（日和見）病原体（宿主防御の破綻時のみ発病）の3つに分類される。