【研究報告】（自然科学部門）

宿主免疫システムの介入による食中毒菌の病原因子発現の抑制機構について

坂

本

啓

The University of Michigan, Postdoctoral fellow
緒結言

果の病原因子は宿主の獲得免1.

衛生管理についての知識や技術の進歩、医療技術の疫の介入により低下させられる発達により、安全な食生活を享受することは容易である

は LEE 遺伝子とよばれる一連かのように思える。しかし、消化管の感染症は途上国のの病原因子コードする遺伝子をもつ。LEE 遺伝子はみならず先進国においても依然多発し、時に致命的である

1, 2）によりその発現を制御されており、。したがって、食中毒対策は予防・治療問わず喫遺伝子が発現することで全ての LEE 遺伝子の発現が可能となる。

緊の課題であることがわかる。本研究は食中毒の原因菌既報では獲得免疫を欠くことでが体内に入り、腸管内で増殖し、やがて駆除される一連のメカニズムを研究することで、新規治療戦略開発の糸の感染に対し致死的になることが判明していた 5, 6）。そ口を探ることを目的とした。

こで、近年の報告から、病原菌と宿主の攻防は単純にそれの感染により誘導される特異的な免疫応答が病原因子の発現に介入するという仮説

ら 2 者の関係に収束せず、その舞台となる腸管内に存在を立てた。

する膨大な細菌叢も深く関わっていることがわかってき- ノックアウトマウス（Rag-1KO）には獲得免疫

3）た 。腸管内の常在細菌叢は、ヒトでは 100 兆個にも上が存在しないため、それらにる細菌から構成されているが、構成種の多様性と培養の感染させ病原因子の発現を解析した。野生型（WT）の困難さも相まって、今もってその全貌は明らかとはなっマウスではていない。しかし研究者たちの長年の努力と技術の進歩管内で増殖するが、次第に排除されはじめ、感染後 3〜により宿主に対する役割が解明されはじめている。

4 週で駆除される。このをは感染の初期には腸排除のタイミングと一致して、Ler の発現は感染の初期には高我々のグループでの先行研究では、腸内常在細菌

く、後期には低下していた。一方 Rag-1KO において感が病原菌の排除に必須であることを4）

染後期における Ler の発現の低下は認められなかった。のマウスへの感染実験で示した 。すなわち無菌マウスでは感染させた病原菌を排除できず、競合細また、病原性を維持した菌（常在菌の一種）の投与により排除が可能となったの常在細菌による競合的な排除をうけず、感染の後期におである。さらにはこの報告の中で、「腸管付着性病原菌いても腸管内に多数存在し続け、最終的にマウスは死亡の宿主内における無病原性化」、言い換えれば「病原菌した。以上の結果より、宿主の獲得免疫は病原因子質のの「牙」を抜き飼いならす」という大変興味深い現象が発現を制御し、腸内常在細菌による競合的な排除を補助示された。

していることが示唆された。

ウスの腸内にはを感染させた無菌マは腸内があたかも常在2.

菌のように生息し続けたにもかかわらず、その病原因子に対する特異的な IgG が病原因子の低下に関与するの発現は著明に低下していたのである。しかし、そのメRag-1KO では T-Cell および B-Cell がいずれも損なわれカニズムを詰めるには至らなかったため、さらなる検ている。そこで B-Cell 特異的に欠損したマウス（μMT）

証・考察を深めることとした。にを感染させたところ、Rag-1KOと 同 様 の 挙 動 を 示 し た。 ま た、hapten 4-hydroxy-31

坂

本

啓

nitrophenylacetate 特異的な抗体のみを産生する quasi-る抗体は病原因子をターゲットとしたものが主であるこmonoclonal（QM）マウスにとがわかった。

を感染させたところ、感染後期になっても病原因子を低下さ4.

せることができず糞便中の菌数も高レベルを維持したま

腸管内のは高病原性と低病原性の亜集団に分かれ、gG に認識された高病原性まであった。一方既報から IgA は6）の集団が選択的に排除されるの駆除に必須ではないことが知られている 。さらに、感染後 12 日後、22 日後の腸管内容

前項までに述べたように、病原因子特異的な IgG が特異的な IgG および IgA

m の病原因子の低下に関与するもの

物からはが検出されたものの、の、IgG を培地に添加するなど特異的 IgMによる検討では直接の増殖抑制効果や病原因子の発現低下は認めなかっは 検 出 さ れ な か っ た。 こ の た め 我 々 はた。そこで我々は特異的 IgG が病原因子の低下に関与すると結もサルモネラで報告された如く高病原性と低病原性の亜集団が存在す論付けた。

ると仮定し、高病原性のものは IgG によりオプソニン化に対する IgG は主に病原因3.

されることで選択的に捕食されるものと考えた。

子を特異的に認識する腸管内のの mRNA を解析した

ところ、粘膜に付着している菌は、粘膜を離れて管腔内感染後期の糞便中から検出されるを FACS により解析したところ 9 割近くの菌を浮遊している菌に比べて病原因子の転写活性が高いこ

体に IgG が付着していることが観察された。また、野生とが判明した。また、好中球の phagocytosis assay によ

株の（CR-WT）と病原因子制御り、病原因子を発現した菌は特異的 IgG が作用すること因子を ノ ッ ク ア ウ ト し た 菌 株（CR-Δler） と を、で好中球に捕食されやすくなる現象が観察された。
さらには、好中球を欠損させたキメラマウスはコン

既感染マウスの血清で処理したトロールマウス同様に IgG を産生するもののところ、CR-WT には IgG 付着したものの CR-Δler には感染により致死的であり、また感染後期でもIgG の付着はほとんど見られなかった。これらのことか
ら、腸管内に感染したマウスで産生され図1

本研究結果により示されたメカニズムの概要
2の病原因子の低下は認め

宿主免疫システムの介入による食中毒菌の病原因子発現の抑制機構について617–627 にて発表致しました。詳細は該当論文を御参照なかった。

下さいましたら幸いです。
考察
上記の結果により、謝の排除に辞は 2 つの段階があることがわかった。それは病原因子特本研究を遂行するにあたり、公益財団法人三島海雲

異的 IgG の産生とそのオプソニン効果がもたらす高病原記念財団の学術研究助成金の援助を賜りました。この場

性集団の好中球による捕食、そしてそれに引き続く腸内をお借りしまして、財団の関係者の皆様に厚く御礼を申

細菌叢による低病原性集団の競争的排除である。しかし上げます。

がなぜ高病原性亜集団と低病

また、ミシガン大学の鎌田信彦先生、Gaburiel Nunez

原性亜集団の 2 集団に分かれるのか、その根本的な仕組教授とそのラボメンバーの皆様、他ご協力くださいましみは解明できていない。この低病原性集団が発生するメた方々に深く感謝を致します。

し、カニズムの解明は今後の課題となった。
文要約献1） D. A. Rasko, et al.:, 365, 709–717, 2011.
2） 厚生労働省：食中毒統計．
3） D. R. Littman, E. G. Pamer:, 10: 311–323, 2011.
4） N. Kamada, et al.:
, 336: 1325–1329, 2012.
5） L. Bry, M. B. Brenner:, 172: 433–441, 2004.
6） C. Maaser, et al.:
, 72: 3315–3324, 2004.
7） B. Marteyn, et al.:
, 465: 355–358, 2010.
8） M. Diard, et al.:
, 494: 353–356, 2013.

宿 主 の 免 疫 系 の 介 入 に よ り、 腸 管 内 で 増 殖 し たは高病原性の亜集団が選択的に駆除されことで低病原性の亜集団を優位となる。その後低病原性の集団は腸内細菌叢により競争的に排除される。
上記の結果は Cell Host Microbe. 2015 May 13; 17（5）:3