ニューモシスチス

ニューモシスチスは、リスク群の人々に発症する呼吸器系肺疾患の原因菌です。この疾患は日和見感染性であるため、健康な人にはあまり見られません。ニューモシスチス肺炎の有病率は低いものの、原発性免疫不全症の患者、特に白血病、リンパ肉芽腫症、その他の腫瘍性疾患、先天性免疫不全症、そしてHIV感染者においては非常に多く見られます。エイズ患者においては、ニューモシスチス症は疾患の「マーカー」であり、感染者の半数以上に発症します。

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ニューモシスチスの構造

ニューモシスチス・カリニは、気管支の分岐部（カリナ）にある呼吸器系から分離された微生物で、この菌種の名称はそこから来ています。この病原体は多くの動物の肺に自然生息しているだけでなく、一部のヒトにも存在し、感染源となります。感染経路は空気感染です。しかし、ニューモシスチスは日和見感染性であるため、正常な免疫状態の人は発症せず、保菌者となるだけです。免疫不全状態では、この疾患の臨床症状が現れます。

この微生物の構造を研究する際には、本種をどの界に分類するかについて多くの議論がありました。RNA、ミトコンドリア、タンパク質膜構造といった構造的特徴から真菌界に分類される可能性もありましたが、エルゴステロールの欠如と生活環の特徴から、ニューモシスティスは原生動物界に分類されることが確実となりました。

ニューモシスチスの構造はそれほど単純ではありません。これは、複雑な細胞周期によって細胞要素の構造が不均一になるためです。最も単純なものでも、細胞周期の段階に応じて1～10マイクロメートルの大きさになります。そのため、顕微鏡で見ると、細胞壁が薄い小さなものから、細胞壁が厚い大きなものまで、様々な形態が見られます。

ニューモシスチスは細胞外寄生虫であり、主に第一および第二肺胞上皮細胞に局在します。本微生物は、栄養体、プレシスト、シスト、スポロゾイトの4つの主要な形態で存在します。

栄養体は、大きな細胞径と不規則な形状を特徴とする存在形態です。膜は厚く、偽足状の突起があるため、栄養体の形状は一定ではありません。これらの構造は、病原体が肺胞上皮細胞と密接に接触するように設計されています。細胞内には、多くの微生物に特徴的な細胞小器官（ミトコンドリア、フィッシュソーム、細胞液、脂質、炭素成分を含む液胞）を含む細胞質があります。核は十分な空間を占め、遺伝物質を保護するために2つの膜に囲まれています。

前嚢胞は楕円形で、突起がなく、小さく、薄い細胞膜を有しています。これらの構造の中央で核が分裂し、嚢胞を形成します。

シストも丸い形をしていますが、スポロゾイトの前駆物質である特殊な小体を含んでいるため、サイズは大きくなります。シストは殻と厚い三層膜で構成されており、破裂すると不規則な形状になり、サイクルが繰り返されます。

ニューモシスチスは、遺伝物質を単純に2つに分割し、細胞質の内容物を膜で分割することによって繁殖します。

ニューモシスチスのライフサイクル

ニューモシスチスは細胞内寄生虫ですが、同時に様々な形態を介して細胞内に侵入します。感染は空気中の飛沫を介して起こります。嚢胞が人体に入り込むと、十分な免疫反応があれば免疫担当細胞によって中和されます。中和されない場合は、嚢胞は成長し、成熟型へと成長サイクルを継続します。サイクル全体は、有性生殖期と無性生殖期の2つの段階に分けられます。

ニューモシスティスの生活環は非常に複雑で、栄養体、プレシスト、シスト、スポロゾイトという段階を経て複数の形態を形成します。栄養体は仮足で肺胞細胞に付着し、細胞膜と密接に相互作用する栄養体です。その後、細胞分裂によって2つの成熟細胞が形成され、そこで繁殖が行われます。これは、ニューモシスティスの発育におけるいわゆる無性生殖期です。

栄養体はプレシストを形成します。プレシストには巨大な核があり、その周囲には将来のシストに必要な栄養素が集中しています。時間が経つにつれて核が分裂し、シストが形成されます。シストは通常8つの核を内部に持ちます。シストからスポロゾイトと呼ばれる微生物が出現します。スポロゾイトは単一の遺伝情報を持ち、互いに融合することで再び栄養体を形成し、発育サイクルを繰り返します。これが有性生殖期です。

嚢胞は人体に入ると肺胞に局在します。栄養体と嚢胞が激しく増殖するにつれて、肺胞上皮細胞はますます増殖し、剥離し、臨床症状が現れます。この過程における最初の免疫反応は、細胞性免疫によって発生します。マクロファージとヘルパーT細胞は外来物質に反応し、貪食しようとしますが、嚢胞はマクロファージ内に留まるため、リソソーム酵素の影響を受けません。したがって、細胞性免疫反応だけでは、包括的な免疫応答とニューモシスチス菌の排除には不十分です。ヘルパーT細胞の作用下でカスケード機構の助けを借りて体液性免疫の連鎖が開始されると、免疫グロブリンが栄養体と感染したマクロファージに作用します。そのため、免疫反応の病理を持つ人ではこの病気が非常に急速に進行します。十分な防御には、局所的な細胞性免疫と体液性免疫の両方が良好なレベルであることが必要だからです。

ニューモシスチス肺炎の症状

潜伏期間は1週間から5週間です。年齢や免疫抑制の程度によって異なります。多くの場合、一般的な急性呼吸器疾患として進行し、その後、臨床症状が弱く現れ、軽度の経過をたどったまま死亡することもあります。

肺の形態学的変化を考慮すると、いくつかの臨床段階が区別されます。

1. 浮腫段階 – 浸潤変化の開始時に発生し、中毒症状と呼吸困難の増大を特徴とします。
2. 無気肺の段階 – 肺胞からの分泌物の流出が阻害され、肺胞が癒着し、肺無気肺が発症します。臨床的には、咳が現れ、呼吸不全が悪化します。
3. 肺気腫期 – 治療の効果に応じて無期限に持続します。症状は軽減しますが、肺に残存する気腫性嚢胞により、打診時に箱のような音が聞こえます。

ニューモシスチス肺炎の症状は、成人と小児で異なります。小児では、未熟児、中枢神経系の病変、周産期損傷、子宮内感染症などの場合に発症することがあります。この場合、生後3～4ヶ月で発症します。その後、体重減少、授乳拒否、睡眠障害、息切れ、口囲チアノーゼなどの症状が現れます。小児は百日咳のような咳をし、時には泡状の痰を吐きます。レントゲン写真では、間質浸潤や「濁った」肺のような変化がみられることがあります。

成人では、免疫抑制剤を投与された患者では感染後1週間、エイズ患者では2～3ヶ月後に臨床症状が現れます。この病気は、微熱までの発熱、中等度の咳、運動時の息切れ、胸部の痛みから始まります。治療を行わない場合、1週間後に症状が悪化し、チアノーゼと高熱が現れます。重症化の原因は、炎症が両肺に急速に広がることです。これにより呼吸不全が悪化し、全身の免疫抑制状態と相まって肺水腫を併発する危険な状態となります。

HIV感染患者におけるニューモシスチス症の特徴は、症状の進行が緩徐であることであり、これがしばしば劇症化を招き、致死的な転帰に至ることがあります。したがって、エイズ患者においては、特別な臨床症状が認められない場合であっても、ニューモシスチス肺炎の予防治療を開始すべき兆候がいくつか存在します。

ニューモシスチス・カリニ感染症の診断

ニューモシスチス肺炎の症状は特異的ではなく、顕著な臨床症状を示さずに劇症的な経過をたどって進行することが多いことを考慮すると、この場合の病因の検証は、タイムリーな治療のために非常に重要です。

臨床症状は病気に特有のものではないため、病歴と客観的検査に基づいて医師は肺炎の存在を判断することしかできず、その性質を疑うことは困難です。

既往歴において重要な事実は、腫瘍病変の存在、細胞増殖抑制薬による治療歴、HIV感染歴です。これらの事実から、免疫反応の著しい低下を背景に、このタイプの肺炎が疑われます。したがって、このような患者群は綿密に検査し、予防措置を講じることが重要です。

したがって、診断を検証するには、実験室診断法と機器診断法が主流となります。

胸部X線検査は肺炎の診断と確定に必須の検査です。特徴的な変化として「白い肺」や「濁った肺」が挙げられますが、これらの症状はそれほど一般的ではなく、初期段階ではまだ現れません。小児では、ニューモシスチス症はX線写真上で間質性肺炎として現れることがあります。

気管支洗浄と分泌物のさらなる検査のために気管支鏡検査が推奨されます。

喀痰中のニューモシスチスは、肺胞内に相当量のニューモシスチスが存在する場合、検出可能です。喀痰検査は、診断を確定するための確実な方法の一つです。喀痰に加えて、気管支肺胞洗浄液も検査材料として使用できます。検査材料をロマノフスキー・ギムザ染色する顕微鏡検査では、赤色の核を持つ紫色の細胞が検出されます。しかし、この方法では十分な量の病原体が顕微鏡のレンズを通過していない可能性があるため、必ずしも正確な結果が得られるとは限りません。より正確な方法は寄生虫学的検査です。患者から採取した材料を栄養培地に播種し、病原体が数日で増殖することで診断が確定します。

これらの方法は、結果を得るまでに長い時間がかかり、設備を備えた検査室も必要となるため、現代の状況ではほとんど使用されていません。そのため、現在では血清学的診断法が広く普及しています。

肺胞囊胞の定性的な判定は、痰だけでなく血液検査でも行うことができます。検査には、患者の検体中のDNA検出に基づく分子遺伝学的手法であるポリメラーゼ連鎖反応法が用いられます。

より簡便な血清学的研究方法（血清学的研究）は、ニューモシスチスに対する抗体の検出です。病原体に対して免疫グロブリンが産生されるため、そのレベルまたは存在は感染過程の活性を示します。クラスGおよびMの免疫グロブリンのレベルは、酵素免疫測定法または免疫蛍光法によって測定されます。クラスMの免疫グロブリンレベルの上昇は急性感染を示唆し、クラスGの免疫グロブリンの増加は長期にわたる慢性感染の可能性を示唆します。

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ニューモシス症の治療と予防

この病気の治療は、抗生物質が病原体に作用しないため、非常に複雑です。さらに、治療は可能な限り早期に、かつ特異的な治療のみで開始する必要があります。治療を開始する前に、呼吸不全の程度（血中酸素分圧レベル）によって特徴付けられる病気の重症度を判断する必要があります。

ニューモシスチス症の病因的治療は、スルファメトキサゾール/トリメトプリム-ビセプトールの使用です。軽症の場合、経口投与または点滴静注で、それぞれ100mg/kgと20mg/kgの用量で投与されます。しかし、患者が免疫不全を併発している場合、これらの薬剤は多くの副作用を引き起こします。例えば、発疹、貧血、白血球減少症、無顆粒球症、吐き気、消化不良症状などです。したがって、最適な治療期間は2週間です。

重症の場合、この薬剤にペンタミジンが追加されます。ペンタミジンは、肺胞の生殖器系に損傷を与えるという特別な効果を持つ薬剤です。5%ブドウ糖で希釈し、4mg/kgの用量で使用します。治療期間は2～3週間です。

これは原因療法に過ぎませんが、対症療法としての解熱剤、解毒療法、水分補給、抗真菌薬、HIV感染患者に対する抗生物質なども使用されます。

ニューモシスチス症は、疾患の複雑さと患者群における複雑な経過をたどるため、予防が不可欠です。予防法には、非特異的なものと特異的な薬物療法があります。非特異的な予防法は、疫学的兆候がある場合にはリスク群の患者を検査し、エイズ患者には適切かつ適切な抗レトロウイルス療法を行うことを特徴としています。これらの患者にとって、正しい日常生活、十分な栄養摂取、そして悪い習慣の排除は非常に重要です。

具体的な予防法としては、病因薬の使用が挙げられます。治療と同じ薬剤が予防にも使用されます。このような一次予防の適応は、CD4細胞数が300未満であることであり、これはニューモシスチス感染症のリスクレベルと考えられています。

ニューモシスチスは非常に複雑な疾患の原因菌です。特異的な臨床症状がみられない場合でも、重篤な結果を招く可能性があるため、早期に診断し、適切な治療を施す必要があります。ニューモシスチスは、原発性または二次性の免疫不全症の患者に発症し、これらの病態は相互に悪化します。そのため、特定の患者群では、特異的な治療法と非特異的な治療法の両方を用いてこの疾患を予防する必要があります。