Medical Microbiology · 2/20
ボルデテラ属
Bordetella genus
- 微生物
- Bordetella pertussis
- 疾患
- 百日咳
- 症状
- チアノーゼ
🧠 百日咳の症状は「付着→複数毒素の相加攻撃」という2段構えで説明できる。 まず線毛性の付着因子adhesin (adherence factor)付着因子（adhesin (adherence factor)）adhesin (adherence factor)（付着因子）（FHA＝線維状赤血球凝集素filamentous hemagglutinin adhesin, FHA線維状赤血球凝集素（filamentous hemagglutinin adhesin, FHA）filamentous hemagglutinin adhesin, FHA（線維状赤血球凝集素）、PRN＝パータクチンpertactin (PRN)パータクチン（pertactin (PRN)）pertactin (PRN)（パータクチン））で気道上皮airway epithelium気道上皮（airway epithelium）airway epithelium（気道上皮）に強固に張り付き、そこから4種類の毒素を同時に浴びせる。百日咳毒素pertussis toxin百日咳毒素（pertussis toxin）pertussis toxin（百日咳毒素）は免疫細胞immune cell免疫細胞（immune cell）immune cell（免疫細胞）の動きを止め（リンパ球増多lymphocytosisリンパ球増多（lymphocytosis）lymphocytosis（リンパ球増多））、アデニル酸シクラーゼ毒素adenylate cyclase toxinアデニル酸シクラーゼ毒素（adenylate cyclase toxin）adenylate cyclase toxin（アデニル酸シクラーゼ毒素）・気管毒素tracheal cytotoxin気管毒素（tracheal cytotoxin）tracheal cytotoxin（気管毒素）・皮膚壊死毒素dermonecrotic toxin皮膚壊死毒素（dermonecrotic toxin）dermonecrotic toxin（皮膚壊死毒素）がそれぞれ細胞機能・線毛運動mucociliary clearance線毛運動（mucociliary clearance）mucociliary clearance（線毛運動）・組織を破壊する。1つの毒素ではなく複数毒素の重ね掛けであることが、百日咳が長期間（100日咳）にわたる重症疾患になる理由である。
形態・生化学的性状
Bordetella属の代表種は百日咳菌Bordetella pertussis百日咳菌（Bordetella pertussis）Bordetella pertussis（百日咳菌）である。他にパラ百日咳菌B. parapertussisパラ百日咳菌（B. parapertussis）B. parapertussis（パラ百日咳菌）（百日咳に類似するがより軽症）、気管支敗血症菌B. bronchiseptica気管支敗血症菌（B. bronchiseptica）B. bronchiseptica（気管支敗血症菌）（主に動物病原体、免疫不全者に日和見opportunistic日和見（opportunistic）opportunistic（日和見）感染）が知られるが、臨床的に重要なのはB. 百日咳である。
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 形態 | グラム陰性球桿菌Gram-negative coccobacillusグラム陰性球桿菌（Gram-negative coccobacillus）Gram-negative coccobacillus（グラム陰性球桿菌） |
| 培養性状 | 発育要求性fastidious growth requirement発育要求性（fastidious growth requirement）fastidious growth requirement（発育要求性）が厳しい（fastidious）——Bordet-Gengou培地Bordet-Gengou agarBordet-Gengou培地（Bordet-Gengou agar）Bordet-Gengou agar（Bordet-Gengou培地）（血液・グリセリン・馬鈴薯を含む）が必要 |
| 線毛（フィンブリエfimbriaeフィンブリエ（fimbriae）fimbriae（フィンブリエ）） | 気道上皮airway epithelium気道上皮（airway epithelium）airway epithelium（気道上皮）への接着に働く |
| 宿主 | ヒトのみ（reservoir: humans） |
| 伝播 | 飛沫respiratory droplets飛沫（respiratory droplets）respiratory droplets（飛沫）感染（主に幼児から）、感染力が非常に強い |
病原性因子
気道上皮airway epithelium気道上皮（airway epithelium）airway epithelium（気道上皮）への接着と、そこから放出される4種類の毒素の2段階で組織傷害tissue injury組織傷害（tissue injury）tissue injury（組織傷害）・免疫回避immune evasion免疫回避（immune evasion）immune evasion（免疫回避）を起こす。
接着因子adhesin接着因子（adhesin）adhesin（接着因子）
- 線維状赤血球凝集素filamentous hemagglutinin adhesin, FHA線維状赤血球凝集素（filamentous hemagglutinin adhesin, FHA）filamentous hemagglutinin adhesin, FHA（線維状赤血球凝集素）
- パータクチンpertactin (PRN)パータクチン（pertactin (PRN)）pertactin (PRN)（パータクチン）
| 毒素 | 型・機序 | 効果 |
|---|---|---|
| 百日咳毒素pertussis toxin百日咳毒素（pertussis toxin）pertussis toxin（百日咳毒素） | AB型毒素。GiタンパクをADP（アデノシン二リン酸, adenosine diphosphate, ADP）リボシル化ribosylationリボシル化（ribosylation）ribosylation（リボシル化）し不活化 | Gi阻害→環状AMP（cyclic AMP, cAMP）上昇→分泌亢進／Giを介するケモカイン受容体chemokine receptorケモカイン受容体（chemokine receptor）chemokine receptor（ケモカイン受容体）も同時に無効化→リンパ球増多lymphocytosisリンパ球増多（lymphocytosis）lymphocytosis（リンパ球増多）（末梢血白血球数white blood cell count白血球数（white blood cell count）white blood cell count（白血球数）の増加） |
| アデニル酸シクラーゼ毒素adenylate cyclase toxinアデニル酸シクラーゼ毒素（adenylate cyclase toxin）adenylate cyclase toxin（アデニル酸シクラーゼ毒素） | それ自体がアデニル酸シクラーゼadenylyl cyclase, ACアデニル酸シクラーゼ（adenylyl cyclase, AC）adenylyl cyclase, AC（アデニル酸シクラーゼ）として働く | 細胞内cAMP上昇 |
| 気管毒素tracheal cytotoxin気管毒素（tracheal cytotoxin）tracheal cytotoxin（気管毒素） | ペプチドグリカン由来の断片（内毒素の一種） | 線毛上皮を傷害し線毛運動mucociliary clearance線毛運動（mucociliary clearance）mucociliary clearance（線毛運動）を障害 |
| 皮膚壊死毒素dermonecrotic toxin皮膚壊死毒素（dermonecrotic toxin）dermonecrotic toxin（皮膚壊死毒素） | AB型毒素 | 平滑筋を収縮させ壊死を誘導 |
💡 百日咳毒素pertussis toxin百日咳毒素（pertussis toxin）pertussis toxin（百日咳毒素）がリンパ球増多lymphocytosisリンパ球増多（lymphocytosis）lymphocytosis（リンパ球増多）を起こす理由。 Giタンパクは本来、細胞内cAMPを抑制する働きと、ケモカイン受容体chemokine receptorケモカイン受容体（chemokine receptor）chemokine receptor（ケモカイン受容体）を介した白血球の遊走シグナルの両方に関わる。百日咳毒素pertussis toxin百日咳毒素（pertussis toxin）pertussis toxin（百日咳毒素）がGiをADPリボシル化ribosylationリボシル化（ribosylation）ribosylation（リボシル化）して不活化すると、cAMP上昇による分泌亢進だけでなく、白血球が組織へ移動できなくなり血液中に留まる——これが末梢血リンパ球増多peripheral lymphocytosis末梢血リンパ球増多（peripheral lymphocytosis）peripheral lymphocytosis（末梢血リンパ球増多）として現れる。
flowchart TD
A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='pertussis toxin'>百日咳毒素</span>（AB型）が細胞内へ"] --> B["Giタンパクを ADP <span class='jp-term jp-term-diagram' title='ribosylation'>リボシル化</span>し不活化"]
B --> C["cAMP 上昇（抑制の抑制）"]
B --> D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='chemokine receptor'>ケモカイン受容体</span>も無効化"]
C --> E["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='airway secretion'>気道分泌</span>亢進"]
D --> F["白血球が組織へ遊走できず<br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='peripheral lymphocytosis'>末梢血リンパ球増多</span>"]臨床像：百日咳
発展途上国では死亡率が高い。4つの病期を経過する。
| 病期 | 期間 | 特徴 |
|---|---|---|
| 前駆期Prodromal stage前駆期（Prodromal stage）Prodromal stage（前駆期） | 7〜10日 | 潜伏期 |
| カタル期catarrhal stageカタル期（catarrhal stage）catarrhal stage（カタル期） | 1〜2週間 | 普通の咳・鼻汁nasal discharge鼻汁（nasal discharge）nasal discharge（鼻汁）——この時期が最も感染力が強い |
| 発作期paroxysmal stage発作期（paroxysmal stage）paroxysmal stage（発作期） | 2週間〜1ヶ月 | 特徴的な痙攣性の咳と吸気時の吼え声（小児）。ブドウ球菌やインフルエンザ菌H. influenzaeインフルエンザ菌（H. influenzae）H. influenzae（インフルエンザ菌）による重症肺炎severe pneumonia重症肺炎（severe pneumonia）severe pneumonia（重症肺炎）の重複感染superinfection重複感染（superinfection）superinfection（重複感染）が多い。脱力・嘔吐・チアノーゼ・疼痛・出血・脳炎を伴うことも |
| 回復期recovery phase回復期（recovery phase）recovery phase（回復期） | 1〜3ヶ月 | 緩徐な回復——「100日咳」とも呼ばれる |
診断
| 検査 | 内容 |
|---|---|
| 検体採取 | プレートに直接咳き込ませる、または鼻咽頭nasopharynx鼻咽頭（nasopharynx）nasopharynx（鼻咽頭）スワブswabスワブ（swab）swab（スワブ） |
| 培養 | Bordet-Gengou寒天培地（10%血液・グリセリン・馬鈴薯）——湿潤環境で3〜7日 |
| 血清学的検査 | 抗原検出（ラテックス凝集法latex agglutinationラテックス凝集法（latex agglutination）latex agglutination（ラテックス凝集法）、免疫蛍光法immunofluorescence assay (IFA)免疫蛍光法（immunofluorescence assay (IFA)）immunofluorescence assay (IFA)（免疫蛍光法）） |
治療
- マクロライド系が生後1ヶ月以上の治療・発症予防（曝露後化学予防post-exposure chemoprophylaxis曝露後化学予防（post-exposure chemoprophylaxis）post-exposure chemoprophylaxis（曝露後化学予防））の第一選択——アジスロマイシン（1日1回・5日間の簡便な投与法）が最も広く用いられ、クラリスロマイシンclarithromycinクラリスロマイシン（clarithromycin）clarithromycin（クラリスロマイシン）・エリスロマイシンerythromycinエリスロマイシン（erythromycin）erythromycin（エリスロマイシン）も同等の効果を持つ
- ⚠️ 生後1ヶ月未満の乳児ではエリスロマイシンerythromycinエリスロマイシン（erythromycin）erythromycin（エリスロマイシン）・クラリスロマイシンclarithromycinクラリスロマイシン（clarithromycin）clarithromycin（クラリスロマイシン）は推奨されない（肥厚性幽門狭窄症hypertrophic pyloric stenosis肥厚性幽門狭窄症（hypertrophic pyloric stenosis）hypertrophic pyloric stenosis（肥厚性幽門狭窄症）のリスク上昇と関連するため）——この年齢層ではアジスロマイシンが唯一の推奨薬
- 曝露後化学予防post-exposure chemoprophylaxis曝露後化学予防（post-exposure chemoprophylaxis）post-exposure chemoprophylaxis（曝露後化学予防）：感染者の咳嗽発症から21日以内であれば、無症状の家庭内接触者contacts接触者（contacts）contacts（接触者）にもマクロライドを投与し発症を予防する（特に重症化リスクが高い生後12ヶ月未満、なかでも4ヶ月未満の乳児への波及を防ぐ目的）
- DTPaワクチン：ジフテリアトキソイドDiphtheria toxoidジフテリアトキソイド（Diphtheria toxoid）Diphtheria toxoid（ジフテリアトキソイド）＋破傷風トキソイドtoxoidトキソイド（toxoid）toxoid（トキソイド）＋無細胞性百日咳acellular Pertussis無細胞性百日咳（acellular Pertussis）acellular Pertussis（無細胞性百日咳）抗原の混合ワクチン
- かつては全菌体（死菌）ワクチンが使われていたが、現在はトキソイドtoxoidトキソイド（toxoid）toxoid（トキソイド）化した百日咳毒素pertussis toxin百日咳毒素（pertussis toxin）pertussis toxin（百日咳毒素）＋精製purification精製（purification）purification（精製）抗原からなる無細胞性ワクチンが小児に接種される
まとめ
- Bordetella属の臨床的中心種はB. 百日咳（百日咳菌Bordetella pertussis百日咳菌（Bordetella pertussis）Bordetella pertussis（百日咳菌））。グラム陰性球桿菌Gram-negative coccobacillusグラム陰性球桿菌（Gram-negative coccobacillus）Gram-negative coccobacillus（グラム陰性球桿菌）で、発育にBordet-Gengou培地Bordet-Gengou agarBordet-Gengou培地（Bordet-Gengou agar）Bordet-Gengou agar（Bordet-Gengou培地）を要する。
- 病原性は「線毛（FHA・PRN）による気道上皮airway epithelium気道上皮（airway epithelium）airway epithelium（気道上皮）への接着」→「4種類の毒素（百日咳毒素pertussis toxin百日咳毒素（pertussis toxin）pertussis toxin（百日咳毒素）・アデニル酸シクラーゼ毒素adenylate cyclase toxinアデニル酸シクラーゼ毒素（adenylate cyclase toxin）adenylate cyclase toxin（アデニル酸シクラーゼ毒素）・気管毒素tracheal cytotoxin気管毒素（tracheal cytotoxin）tracheal cytotoxin（気管毒素）・皮膚壊死毒素dermonecrotic toxin皮膚壊死毒素（dermonecrotic toxin）dermonecrotic toxin（皮膚壊死毒素））による相加的additive相加的（additive）additive（相加的）な組織傷害tissue injury組織傷害（tissue injury）tissue injury（組織傷害）」の2段階でとらえる。
- 百日咳毒素pertussis toxin百日咳毒素（pertussis toxin）pertussis toxin（百日咳毒素）はAB型でGiをADPリボシル化ribosylationリボシル化（ribosylation）ribosylation（リボシル化）し、cAMP上昇（分泌亢進）とケモカイン受容体chemokine receptorケモカイン受容体（chemokine receptor）chemokine receptor（ケモカイン受容体）阻害（末梢血リンパ球増多peripheral lymphocytosis末梢血リンパ球増多（peripheral lymphocytosis）peripheral lymphocytosis（末梢血リンパ球増多））の両方を起こす。
- 臨床経過は前駆期Prodromal stage前駆期（Prodromal stage）Prodromal stage（前駆期）→カタル期catarrhal stageカタル期（catarrhal stage）catarrhal stage（カタル期）→発作期paroxysmal stage発作期（paroxysmal stage）paroxysmal stage（発作期）（特徴的な咳・whoop、重複感染superinfection重複感染（superinfection）superinfection（重複感染）に注意）→回復期recovery phase回復期（recovery phase）recovery phase（回復期）（100日咳）の4病期。
- 診断はBordet-Gengou培地Bordet-Gengou agarBordet-Gengou培地（Bordet-Gengou agar）Bordet-Gengou agar（Bordet-Gengou培地）での培養と血清学的抗原検出。治療はマクロライド、予防はDTPaワクチン（トキソイドtoxoidトキソイド（toxoid）toxoid（トキソイド）化百日咳毒素pertussis toxin百日咳毒素（pertussis toxin）pertussis toxin（百日咳毒素）＋精製purification精製（purification）purification（精製）抗原）。