百日咳とボルデテラ

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© Kenneth Todar.The Bordeetella Percutusis & Woping Cough（百日咳嗽とボーデテラ・ピュ-パーキング・コウキ） Bordetella Pertussis and Whoping Cough（百日咳嗽とボーデテラ・ピーキング・セーフ）

百日咳の原因菌である百日咳菌（ひゃくにちぜききん）。 グラム染色。 (CDC)

Bordetella pertussis
百日咳は、Bordetellapertussisという細菌によって引き起こされます。 百日咳菌は、非常に小さなグラム陰性好気性球菌で、単独またはペアで出現する。 分類学的には、Bergey’sManualの「グラム陰性好気性桿菌および球菌」の中に位置づけられるが、どの科にも属さない。 この細菌は栄養学的に極めて貪欲であり、通常、血液を添加した豊富な培地で培養される。 しかし、合成培地でも培養可能で、その場合、緩衝剤、塩類、アミノ酸エネルギー源、ニコチンアミドなどの増殖因子（これは厳密に要求されている）が含まれている。 血液寒天培地でも生育は遅く、ピンポイントのコロニーを形成するのに3〜6日を要する。

百日咳菌は、哺乳類の呼吸器上皮の繊毛に寄生する（図1）。 一般に、百日咳菌は組織には侵入しないと考えられているが、最近の研究では、肺胞マクロファージに菌が侵入することが示されている。 この細菌は、ヒトおよびおそらく高等霊長類の病原体であり、他の保菌者は知られていない。 百日咳は、成人では比較的軽症であるが、乳幼児では死亡率が高い。 1930年代に予防接種が導入されるまでは、百日咳は米国で最も頻度が高く、重篤な乳幼児の疾患の一つであった。

病態
百日咳は2つの段階に分けられる。 第一段階は、発熱、倦怠感、咳を伴う上気道炎で、約10日間にわたって強まる。 百日咳菌の付着機構には、細菌表面のフィンブリア様構造である「フィラメント性凝集素」（FHA）と、細胞に結合した百日咳毒素（PTx）が関与しています。 また、可溶性毒素の短距離作用も侵入に関与している。 百日咳菌による気管上皮細胞のコロニー形成

百日咳の第2期または毒性期は、コロニー形成期の比較的非特異的な症状に従って進行する。 これは、しばしば特徴的な吸気ガスプ（whoop）で終わる長引くと発作的な咳で徐々に始まる。 百日咳の特徴的な音を聞くには、whoop.wavをクリックしてください（whoop.wavはDr DougJenkinson, Nottingham, Englandの著作物です。www.whoopingcough.net）。 999＞コロニー形成＜4184＞百日咳菌とそのアドヘシンに関する研究は、繊毛上皮細胞の特徴のほとんどを持たない哺乳類培養細胞を対象として行われてきた。 糸状菌ヘマグルチニン（FHA）と百日咳毒素（PTx）が最も重要なコロニー形成因子である。 糸状菌ヘマグルチニンは220kDaの大きなタンパク質で、細胞表面に糸状構造を形成している。 FHAは、繊毛虫の細胞表面に多く存在するスルファチドと呼ばれる硫酸化糖脂質のガラクトース残基と結合する。 FHA構造遺伝子の変異は、この生物のコロニー形成能力を低下させ、FHAに対する抗体は、感染に対する防御を提供する。 しかし、FHAが唯一の接着剤である可能性は低い。 FHAの構造遺伝子がクローニングされ、大腸菌で発現していることから、成分ワクチンとして製造できる可能性がある。

百日咳菌の毒素の一つである百日咳毒素（PTx）も気管上皮への付着に関与している。 Pertussistoxinは6つのサブユニットからなる105 kDaのタンパク質である。 S1、S2、S3、(2)S4、S5の6つのサブユニットからなる105kDaのタンパク質で、細胞外液に分泌されるものと細胞に結合するものがあり、細胞に結合する毒素の成分（S2とS3）は接着剤として機能し、細菌とホスト細胞を結合するようである。 S2とS3は、宿主細胞上の異なる受容体を利用する。 S2は、主に繊毛上皮細胞上に存在するラクトシルセラミドと呼ばれる糖脂質に特異的に結合する。

百日咳毒素のS1サブユニットはADPribosylating活性を有するA成分であり、S2およびS3の機能は、無傷の（細胞外の）毒素を標的細胞表面に結合することに関与すると推定される。 PTx成分に対する抗体は、繊毛細胞への菌のコロニー形成を防ぎ、感染に対する有効な防御となる。

百日咳毒素の S3 サブユニットは食細胞の表面に結合することができ、FHA は食細胞表面のインテグリン CR3（補体 C3b の受容体）に結合するので、細菌は自身の貪食を促進するために食細胞に優先的に結合すると推測されてきた。 このような異常な経路で取り込まれた細菌は、通常、抗体や補体C3bによってオプソニン化された細菌細胞の食細胞への取り込みに伴う酸化的バーストを刺激しないのかもしれない。 細胞内に取り込まれた細菌は、他の毒素（アデニル酸シクラーゼ毒素など）を利用して食細胞の殺菌活性を低下させる可能性もある。 いずれにせよ、百日咳菌がこの機構を利用して、細胞内寄生虫として食細胞に侵入し、定着する可能性があることは確かである。 もし百日咳菌が細胞内寄生虫であれば、百日咳に対する免疫が、細菌産物に対する抗体の存在よりも特異的細胞傷害性 T 細胞の存在とよく相関している理由を説明できるだろう。 百日咳は、少なくとも他の2種類の接着剤、2種類のフィンブリアとパータクチンと呼ばれる非フィンブリア表面タンパク質を生産するが、接着と病原性におけるこれらの役割は十分に確立されていない

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