Medical Microbiology · 1/29
細菌の非毒素性病原因子
Non-toxic virulence factors of bacteria
🧠 毒素（内毒素・外毒素）が「宿主を直接壊す武器」だとすれば、非毒素性病原因子は「宿主に負けないための防具と道具tool道具（tool）tool（道具）」である。 莢膜・鞭毛・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）・インバシンinvasinインバシン（invasin）invasin（インバシン）・細胞外酵素extracellular enzymes細胞外酵素（extracellular enzymes）extracellular enzymes（細胞外酵素）はいずれも宿主細胞を直接傷害しない。その代わり、貪食から逃げる（莢膜・バイオフィルムbiofilmバイオフィルム（biofilm）biofilm（バイオフィルム））、目的地へ動く（鞭毛）、粘膜にしがみつく（線毛・インバシンinvasinインバシン（invasin）invasin（インバシン））、組織を掘り進む（細胞外酵素extracellular enzymes細胞外酵素（extracellular enzymes）extracellular enzymes（細胞外酵素））という、感染成立の地道な工程を一つずつ担っている。
非毒素性病原因子の一覧
細菌細胞bacteria細菌細胞（bacteria）bacteria（細菌細胞）の特徴的な構成要素は、それ自体が組織を直接傷害しなくても、病原性の強さを左右する。
| 因子 | 性状 | 機能 |
|---|---|---|
| 莢膜 | 細胞膜を覆う保護壁。通常は単純な糖残基からなる | 貪食を防ぐ——マクロファージ・好中球は莢膜を持つ菌を貪食できない（抗貪食作用antiphagocytic action抗貪食作用（antiphagocytic action）antiphagocytic action（抗貪食作用）） |
| 鞭毛 | ある種の細菌の細胞膜から長い尾のように伸びるタンパク質繊維。基部体basal body基部体（basal body）basal body（基部体）で膜に固定される | 細菌の運動性を担う——走化性chemotaxis走化性（chemotaxis）chemotaxis（走化性） |
| 線毛（pili／fimbriae） | 細胞壁から生じる直線状の繊維。鞭毛よりずっと短く、動かない | 接着因子adhesin接着因子（adhesin）adhesin（接着因子）として働く。線毛を持たない菌は標的に取りつけず病原性を失い、ヒトに感染できなくなる |
| バイオフィルムbiofilmバイオフィルム（biofilm）biofilm（バイオフィルム） | 細菌の周囲に機械的な足場scaffold足場（scaffold）scaffold（足場）を作る細胞外多糖ネットワーク | 静脈カテーテルなどの人工物prosthesis人工物（prosthesis）prosthesis（人工物）（プロテーゼprosthesis (penile implant)プロテーゼ（prosthesis (penile implant)）prosthesis (penile implant)（プロテーゼ））へ細菌が定着するのを可能にし、抗菌薬・免疫からの攻撃を防ぐ。抗菌薬だけでは克服が困難で、人工物prosthesis人工物（prosthesis）prosthesis（人工物）関連感染に対する最も確実な治療はデバイスの抜去removal (of a tube/catheter/drain)抜去（removal (of a tube/catheter/drain)）removal (of a tube/catheter/drain)（抜去）である |
| インバシンinvasinインバシン（invasin）invasin（インバシン） | 一部の細胞の頂端膜apical membrane頂端膜（apical membrane）apical membrane（頂端膜）に存在するインテグリン受容体integrin receptorインテグリン受容体（integrin receptor）integrin receptor（インテグリン受容体）に結合する分泌タンパク質 | 細菌が宿主細胞へ侵入する、最も直接的かつ効率的な経路の一つを提供する |
| 細胞外酵素extracellular enzymes細胞外酵素（extracellular enzymes）extracellular enzymes（細胞外酵素） | 細菌が分泌する特殊な酵素。組織環境または宿主細胞に直接作用direct action直接作用（direct action）direct action（直接作用）する | 抗貪食作用antiphagocytic action抗貪食作用（antiphagocytic action）antiphagocytic action（抗貪食作用）：ロイコシジンleukocidinロイコシジン（leukocidin）leukocidin（ロイコシジン）（leucocidin、細胞膜穿孔毒素）、コアグラーゼcoagulaseコアグラーゼ（coagulase）coagulase（コアグラーゼ）、溶血素haemolysin溶血素（haemolysin）haemolysin（溶血素）、プロテアーゼ。侵入の促進：ストレプトキナーゼstreptokinaseストレプトキナーゼ（streptokinase）streptokinase（ストレプトキナーゼ）、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） |
⭐ 炭疽菌Bacillus anthracis炭疽菌（Bacillus anthracis）Bacillus anthracis（炭疽菌）の莢膜はアミノ酸でできている——例外として覚える価値がある。 ほとんどの細菌の莢膜は糖残基（多糖）からなるが、炭疽菌Bacillus anthracis炭疽菌（Bacillus anthracis）Bacillus anthracis（炭疽菌）の莢膜はアミノ酸残基amino acid residueアミノ酸残基（amino acid residue）amino acid residue（アミノ酸残基）からなる点が特異的で、試験でも狙われやすい。
⚠️ バイオフィルムbiofilmバイオフィルム（biofilm）biofilm（バイオフィルム）に覆われた人工物prosthesis人工物（prosthesis）prosthesis（人工物）感染は、抗菌薬だけでは治りにくい。 カテーテル・人工弁prosthetic valve人工弁（prosthetic valve）prosthetic valve（人工弁）・人工関節などのプロテーゼprosthesis (penile implant)プロテーゼ（prosthesis (penile implant)）prosthesis (penile implant)（プロテーゼ）にバイオフィルムbiofilmバイオフィルム（biofilm）biofilm（バイオフィルム）が形成されると、抗菌薬も免疫細胞immune cell免疫細胞（immune cell）immune cell（免疫細胞）も内部まで到達しにくくなる。最も確実な治療は、感染したデバイスそのものを抜去removal (of a tube/catheter/drain)抜去（removal (of a tube/catheter/drain)）removal (of a tube/catheter/drain)（抜去）することである。
感染成立の各段階と非毒素性病原因子の対応
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）（付着→定着→侵入→播種）のどの段階を、この表のどの因子が担っているかを対応づけると理解しやすい。
flowchart TD
A["宿主組織への到達"] --> B["莢膜<br>貪食からの回避"]
A --> C["鞭毛<br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='chemotaxis'>走化性</span>による標的部位への移動"]
C --> D["線毛（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='fimbriae'>フィンブリエ</span>）<br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='mucosal epithelium'>粘膜上皮</span>への接着"]
D --> E["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='invasin'>インバシン</span><br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='integrin receptor'>インテグリン受容体</span>を介した細胞内侵入"]
D --> F["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='biofilm'>バイオフィルム</span><br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='prosthesis'>人工物</span>・組織表面での定着と免疫からの<span class='jp-term jp-term-diagram' title='shield'>遮蔽</span>"]
E --> G["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='extracellular enzymes'>細胞外酵素</span><br>組織破壊・播種の促進"]まとめ
- 非毒素性病原因子（莢膜・鞭毛・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）・インバシンinvasinインバシン（invasin）invasin（インバシン）・細胞外酵素extracellular enzymes細胞外酵素（extracellular enzymes）extracellular enzymes（細胞外酵素））は、宿主細胞を直接傷害する内毒素・外毒素とは異なり、細菌の生存・定着・侵入を助けることで病原性を高める。
- 莢膜は貪食からの回避、鞭毛は走化性chemotaxis走化性（chemotaxis）chemotaxis（走化性）による運動、線毛（フィンブリエfimbriaeフィンブリエ（fimbriae）fimbriae（フィンブリエ））は接着因子adhesin接着因子（adhesin）adhesin（接着因子）として機能する——線毛を欠く菌は病原性を失う。
- バイオフィルムbiofilmバイオフィルム（biofilm）biofilm（バイオフィルム）は人工物prosthesis人工物（prosthesis）prosthesis（人工物）への定着と免疫・抗菌薬からの防御に働き、治療にはしばしばデバイス抜去removal (of a tube/catheter/drain)抜去（removal (of a tube/catheter/drain)）removal (of a tube/catheter/drain)（抜去）が必要になる。
- インバシンinvasinインバシン（invasin）invasin（インバシン）はインテグリン受容体integrin receptorインテグリン受容体（integrin receptor）integrin receptor（インテグリン受容体）を介した、細菌の細胞内侵入の最も直接的な経路の一つである。
- 細胞外酵素extracellular enzymes細胞外酵素（extracellular enzymes）extracellular enzymes（細胞外酵素）は抗貪食作用antiphagocytic action抗貪食作用（antiphagocytic action）antiphagocytic action（抗貪食作用）（ロイコシジンleukocidinロイコシジン（leukocidin）leukocidin（ロイコシジン）・コアグラーゼcoagulaseコアグラーゼ（coagulase）coagulase（コアグラーゼ）・溶血素haemolysin溶血素（haemolysin）haemolysin（溶血素）・プロテアーゼ）と組織侵入の促進（ストレプトキナーゼstreptokinaseストレプトキナーゼ（streptokinase）streptokinase（ストレプトキナーゼ）・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））の2群に分けて覚える。