コレラ - 原因と病態

コレラの原因

コレラの原因は、ビブリオ科のビブリオ属に属するコレラ菌です。

コレラ菌には、形態的および染色的特性が類似した 2 つの生物型 (コレラ生物型とエル トール生物型) があります。

コレラの原因菌は、ビブリオ属コレラ菌（Vibrio cholerae）のO1群およびO139群のビブリオです。コレラ菌には、主に2つの生物型（biovar）が存在します。1つは1883年にR. Kochによって発見された生物型（biovar cholerae classic）で、もう1つは1906年にエジプトのエル・トール検疫所でF. GotshlichとE. Gotshlichによって分離された生物型（biovar el Tor）です。

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文化財

ビブリオ菌は通性嫌気性菌ですが、好気性増殖条件を好むため、液体栄養培地の表面に膜を形成します。最適増殖温度は37℃、pHは8.5～9.0です。最適な増殖には、培地中に0.5%の塩化ナトリウムが必要です。集積培地は1%アルカリ性ペプトン水で、6～8時間以内に膜を形成します。コレラ菌は気取らず、単純な培地で増殖します。選択培地はTCBS（チオ硫酸クエン酸ショ糖胆汁酸寒天）です。継代培養にはアルカリ寒天とトリプトン大豆寒天（TSA）を使用します。

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生化学的性質

コレラの原因菌は生化学的に活性で、酸化酵素陽性であり、タンパク質分解および糖分解活性を有する。インドール、リジン脱炭酸酵素を産生し、ゼラチンを漏斗状に液化させるが、硫化水素は産生しない。グルコース、マンノース、スクロース、ラクトース（緩徐に）、デンプンを発酵させるが、ラムノース、アラビノース、ズルシトール、イノシトール、イヌリンは発酵しない。硝酸還元酵素活性を有する。

コレラ菌はバクテリオファージに対する感受性が異なります。ムケルジーによれば、典型的なコレラ菌はグループIVのバクテリオファージによって溶菌されますが、エル・トール・バイオヴァー・ビブリオはグループVのバクテリオファージによって溶菌されます。コレラ病原体は、生化学的性質、羊赤血球の溶血能、鶏赤血球の凝集能、そしてポリミキシンおよびバクテリオファージに対する感受性によって区別されます。バイオヴァー・エル・トールはポリミキシン耐性を示し、鶏赤血球の凝集能、羊赤血球の溶血能を有し、フォーゲス・プロスカウアー反応およびヘキサミン試験は陽性です。V. cholerae 0139は、表現型特性からエル・トール・バイオヴァー・コレラに属します。

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抗原構造

コレラ菌はO抗原とH抗原を有します。O抗原の構造に応じて150以上の血清群に分類され、コレラの原因菌はO1血清群とO139血清群です。O1血清群は、A、B、Cサブユニットの組み合わせによって、小川型（AB）、稲葉型（AC）、彦島型（ABC）の血清型に分類されます。O139血清群のコレラ菌は、O139血清群によってのみ凝集します。H抗原は一般的な抗原です。

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環境要因に対する態度

コレラの原因菌は、紫外線、乾燥、消毒剤（第四級アミンを除く）、酸性pH値、加熱に敏感です。コレラの原因菌、特にエル・トール型は、水中で水棲生物や藻類と共生し、不利な条件下では培養不可能な形態に変化する可能性があります。これらの特性から、コレラは人獣共通感染症に分類されます。

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病原性因子

コレラ菌のゲノムは、大染色体と小染色体の2つの環状染色体から構成されています。生命維持と病原性発現に必要なすべての遺伝子は、大染色体上に局在しています。小染色体には、抗生物質耐性カセットを捕捉・発現するインテグロンが含まれています。

主な病原性因子はコレラ腸毒素（CT）です。この毒素の合成を司る遺伝子は、糸状バクテリオファージCTXのゲノム上にある毒素産生カセットに局在しています。腸毒素遺伝子に加えて、zot遺伝子とace遺伝子も同じカセット上に存在します。zot遺伝子の産物は毒素（ゾヌラオクルデンス毒素）であり、 ace遺伝子は追加の腸毒素（コレラ腸毒素補助因子）の合成を決定します。これらの毒素はいずれも腸壁の透過性を高める作用があります。ファージゲノムには、ser-adhesin遺伝子と、ファージの複製と染色体への組み込みをコードするRS2配列も含まれています。

CTXファージの受容体は毒素制御性線毛（Ter）です。これらは4型線毛であり、CTXファージの受容体であることに加え、小腸の微絨毛への定着に必須であり、特に水生生物の殻表面におけるバイオフィルムの形成にも関与しています。

TER遺伝子はCT遺伝子と協調的に発現します。大染色体には、毒素作用の発現を促進するノイラミニダーゼの合成を決定するpap遺伝子と、ビブリオ菌に関連する腸管上皮の受容体に対する破壊作用により、病原体を腸管から外部環境へ排除する上で重要な役割を果たす可溶性ヘマルチニンプロテアーゼの合成を決定するhap遺伝子も含まれています。

毒素調節性線毛による小腸の定着は、コレラ毒素の作用基盤を形成します。コレラ毒素は分子量84,000Dのタンパク質で、1つのサブユニットAと5つのサブユニットBから構成されています。サブユニットAは、ジスルフィド結合で結合した2つのポリペプチド鎖A1とA2で構成されています。サブユニットB複合体では、5つの同一のポリペプチドが非共有結合によってリング状に結合しています。Bサブユニット複合体は、毒素分子全体を細胞受容体であるモノシアリックガングリオシドGM1に結合させる役割を担っており、モノシアリックガングリオシドGM1は小腸粘膜上皮細胞に豊富に含まれています。サブユニット複合体がGM1と相互作用するためには、GM1からシアリン酸が切断される必要があります。これは、毒素の作用の実施を促進する酵素ノイラミニダーゼによって行われます。サブユニット複合体Bは、腸管上皮膜上の5つのガングリオシドに結合した後、その構成を変化させ、A1がA1B5複合体から分離して細胞に浸透できるようにします。細胞に浸透したA1ペプチドは、アデニル酸シクラーゼを活性化します。これは、AIとNADの相互作用の結果として起こり、ADP-リボースの形成を招き、これがアデニル酸シクラーゼの調節サブユニットのGTP結合タンパク質に転移します。その結果、機能上必要なGTPの加水分解が阻害され、アデニル酸シクラーゼの調節サブユニットにGTPが蓄積され、酵素の活性状態が決定され、結果としてc-AMPの合成が増加します。腸管におけるc-AMPの影響下では、能動イオン輸送が変化します。陰窩領域では上皮細胞が Cl- イオンを集中的に放出し、絨毛領域では Na+ と Cl- の吸収が妨げられ、腸腔への水の放出の浸透圧の基礎が形成されます。

コレラ菌は低温でもよく生存します。氷中では最大1ヶ月、海水中では最大47日間、河川水では3～5日から数週間、土壌中では8日から3ヶ月、糞便中では最大3日間、生野菜では2～4日間、果物では1～2日間生存します。コレラ菌は80℃では5分で、100℃では瞬時に死滅します。酸、乾燥、直射日光に非常に敏感で、クロラミンやその他の消毒剤は 5 ～ 15 分以内に死滅し、長期間にわたって残留し、開放された水域や有機物が豊富な廃水中で増殖します。

コレラの病因

感染の入り口は消化管です。病原体が胃のバリア（通常は基礎分泌期、胃内容物のpHが7付近）を突破して小腸に到達し、そこで急速に増殖し外毒素を分泌することで初めて発症します。エンテロトキシンまたはコレラ原がコレラの主な症状の発生を決定づけます。コレラ症候群は、このビブリオ菌に含まれる2つの物質、すなわちタンパク質エンテロトキシン、コレラ原（外毒素）とノイラミニダーゼの存在に関連しています。コレラ原は特定のタンパク質に結合します。腸管上皮細胞受容体-ガングリオシド。ノイラミニダーゼの作用下で、ガングリオシドから特定の受容体が形成されます。コレラ特異的受容体複合体はアデニル酸シクラーゼを活性化し、cAMPの合成を開始します。アデノシン三リン酸は、イオンポンプを用いて細胞から腸腔への水と電解質の分泌を調節します。その結果、小腸の粘膜は大量の等張液を分泌し始めますが、大腸で吸収される時間がありません。等張性下痢が発生します。1リットルの排便で、体は5gの塩化ナトリウムを失います。4gの重炭酸ナトリウム、1gの塩化カリウム。嘔吐を加えると、失われる体液の量が増加します。

その結果、血漿量が減少し、循環血液量も減少して血液粘度が上昇します。体液は間質から血管内腔へと再分配されます。血行動態障害および微小循環障害が生じ、脱水ショックおよび急性腎不全を引き起こします。代謝性アシドーシスが発現し、痙攣を伴います。低カリウム血症は不整脈、低血圧、心筋の変化、腸管無動症を引き起こします。