PMC
SLTEC OTHER THAN O157 : H7 IN CHINA
中国ではこれまで大腸菌O157 : H7は大きな公衆衛生問題として認識されていなかった。 しかし、STECは深刻であるようです。 臨床検査室や公衆衛生検査室では，以前はEPEC，ETEC，EIECのみが血清型別法で診断されていた。 しかし、下痢症患者の糞便からは、従来の血清型別では検出できなかった大腸菌が検出されたり、新種の大腸菌が分離されたりすることが少なくない。 これらは病原性大腸菌として認識されるべきものなのかどうか，いまだ疑問の残るところである． 我々は，大腸菌として分離されたこれらの菌株の中には，適切な同定技術がないために見落とされていた病原性のある菌株が存在するのではないかと考えた． この仮説を検証するために、1988年から1990年にかけて北京で174名の非病原性大腸菌を収集し、DNAプローブで検出を行った。 検出されたDNAプローブは，熱安定性毒素（ST），熱不安定性毒素（LT），EPEC付着因子（EAF），拡散付着遺伝子（DA），EHEC特異的プローブpCVD419，EAggEC特異的プローブ，2．5 KbのEIECおよび赤痢菌の侵入プラスミド（INV）特異的プローブ，shig a-like toxin 1 or 2（SLT1 or SLT2），EPEC付着・排出遺伝子（eae）であった． その結果，59.3％の菌株が少なくとも1つのプローブとハイブリダイズし，大腸菌ではSLT2およびINVプローブとハイブリダイズする株が29.7％と高率に認められた． INVプローブはS.flexneri 2aの侵入プラスミドに由来する2.5Kbの断片で，Shigella属やEIECに特異的な診断ツールとして使用されている． その後、この断片の塩基配列が決定され、invasive associated locus (ial)と命名された。 しかし、既知のEIECおよびShigella flexneriのいずれもがSLTsプローブとハイブリダイズすることは確認されなかった。 そこで、EIECと我々の分離菌株の関係を明らかにするために、EIECおよびShigellaの侵入能力の鍵となる遺伝子である侵入プラスミド抗原BCD（ipaBCD）をDigoxinでラベルしたPCRにより合成し、プローブとして使用したところ、EIECおよびShigellaはSLTsプローブとハイブリダイズすることを確認した。 DNAハイブリダイゼーションシグナルがないことから、E. coli F171にはipaBCD遺伝子が存在しないことが示された。 また，E. coli F171はモルモットに角結膜炎を誘発しないことも明らかにした． EIECおよびShigella属菌の毒性マーカーとしてSereny testが用いられているが，Sereny testはEIECおよびShigella属菌の毒性マーカーとしては不十分であった． しかし，HEp-2 cell assayでは，E. coli F171は上皮細胞へ侵入することができた．
細菌の上皮細胞への接着は，腸内細菌の病原性の一つとして認識されている． 上皮細胞への細菌の付着は，腸内細菌の病原性の一つとして認識されており，局所的付着，拡散的付着，凝集的付着の3つの付着パターンが定義されている． SLT2およびINV DNAプローブとハイブリダイズした大腸菌の多くは，HEp-2細胞の凝集性付着パターンを示した． しかし、EAggEC の識別マーカーである EAggEC adherence factor I (EAF/I) をコードする遺伝子に由来する EAggEC 固有のプローブとハイブリダイズした菌株はなかった。 HEp-2細胞への凝集性付着様式はEAggEC株としての特徴である。 E. coli F171 の細胞表面には、電子顕微鏡下でユニークな種類のフィンブリアが観察され た。 このフィムブリアは、19KDaのサブユニットであり、その遺伝子は60MDaのプラスミド上に存在した。 この遺伝子を持つ大腸菌HB101細胞は、HEp-2細胞への接着が可能であった。 また，N末端アミノ酸配列の解析から，E. coli F171は独自の特徴を有することが明らかとなった。
志賀様毒素はHCやHUSを引き起こす大腸菌の病原因子として実証されている。 EPECやEHECの多くはSLT1やSLT2の遺伝子を有している。 大腸菌F171はSLT2プローブとハイブリダイズするため，SLTの研究に用いられてきたVero cell assayを用いて毒素産生能を検討した． その結果，E. coli F171 の細胞培養濾液および粗毒素調製物のいずれもが Vero 細胞に対して毒性を示すことが確認された． 大腸菌F171のVero細胞毒性はSLT2抗体では中和されなかった。 大腸菌F171はSLT2プローブとのハイブリダイゼーションにより，SLT2遺伝子に相同なDNA断片，あるいはSLT2遺伝子全体を有していることが示唆された。
EIEC，ETEC，EAggECはそれぞれ侵襲性，毒素生産活性，上皮細胞接着能が大きな特徴として指摘されている． 大腸菌F171は、HEp-2細胞に付着・侵入し、毒素を産生することができた。 EIEC、EHEC、EPEC、EAggECの多くの主要な特徴を兼ね備えている。 これらのデータから、E. coli F171はSTECの新種であると思われる。 そこで，Enteric SLTs-producing and invasive E. coli (ESIEC)という名称を提案した． 本研究で収集した大腸菌の31.4％はE. coli F171と同様の特徴を有しており，この種の病原性大腸菌による感染症は，中国における重要な公衆衛生上の問題と考えられる。 109〜1010colony forming units（CFU）のE. coli F171を経口摂取したところ，8名全員が下痢を起こし，8名中3名が高熱（39.8℃）を呈した。 潜伏期間は7〜49時間で，未形成便は1日3〜6回であった。 便量は4名で1000mL以上であった． 8名中5名に抗生物質による治療が行われた。 109 CFUの非病原性大腸菌HB101を摂取した4名のボランティアからなる対照群では下痢は観察されなかった。 ESIECの典型的な臨床症状は、便意、下痢、腹痛、発熱、不定愁訴であった。 摂取したE. coli F171は最大7日間コロニー化し、複製することが明らかにされた。 また、ボランティアの便を調べたところ、菌量は2.74×1012CFUに達することが確認された。
大腸菌F171のヒトに対する病原性は認められていたが，ESIECの主要な病原因子についてはこれまで詳しく検討されていなかった。 例えば、ESIECの病原性メカニズムは解明されていません。 最近、病原性に関わる遺伝子を持つ大きな染色体セグメントを指す「病原性アイランド」が、細菌の病原性に関する理解を一変させました。 病原性アイランドのGC含量は他の宿主染色体とは異なっており、異なる細菌一般間の水平伝播に由来する可能性が示唆されている。 病原性島を保有することが知られているグラム陰性細菌は、尿路病原性大腸菌（UPEC）、EHEC、EPEC、ヘリコバクター・ピロリ、サルモネラ・チフィムリウム、ビブリオ・コレラエなど、着実に数を増やしている。 非病原性大腸菌には病原性アイランドは存在しないと考えられている。 ESIECの医学的意義を確認するためにも、病原性アイランドを調査する必要がある。 最近、我々はESIECの多くの株でirp2遺伝子を観察している。 irp2遺伝子は鉄の取り込みに関与し、Yersinia-speciesのhigh pathogenecity island（HPI）に存在する病原性遺伝子の一つと考えられてきた。 この遺伝子は付着性大腸菌や血液から分離された大腸菌の多くで観察されたが、EPEC、EIEC、ETECではほとんど観察されなかった。 EHEC，赤痢菌，Salmonella Entericaではirp2-wは検出されなかった． ESIECには病原性島が存在すると思われる。 Y. pestisのHPIは，ヒトに病原性を持つ腸内細菌科の菌の間で広まっている。