質問: 内毒素の由来、性質、作用、検出法を教えてください。
回答: エンドトキシン(内毒素)は元々細菌に内在する炎症性の物質です。 由来と言えば、精製されて生化学的な性質が見つかるまでは、細菌からその炎症性が元で起きる健康上の問題を起こす物質と捉えられて定義付けられていました。 ですから現代ではエンドトキシンといえば狭義で炎症性をもつリポ多糖(LPS)を指しますが、広義にはTLRリガンドだけでなくて、今風に言えば炎症性パターン認識受容体のリガンドで細菌が持つもの全体を指す言葉でした。 作用は宿主の生物種が何であるかによりますけれど、ヒトやマウスならTLR4のリガンドとなります。LPSうち、TLR4のリガンドなるものがエンドトキシンです。 検出法は、バイオアッセイと生化学的な検出方法があります。 特に生化学的な検出方法が一般的で、LPSの構造の中のリピドXと呼ばれる部分をカブトガニの血で固まる性質を原理にしたLALアッセイという方法が食品などのLPS量の測定に使われています。 昆虫もカブトガニと同じしくみを持っていて、細菌が感染するとすぐにエンドトキシンで血液が凝固するようにできています。 一方、バイオアッセイはTLR4とMD-2を発現している細胞にサンプルをかけてどのくらい炎症性サイトカインが出るか、という方法でエントトキシンの量を求めます。こちらはリピドAという部分を検出します。LPSの構造は細菌株によって違いますけれど、リピドAという部分は株や種ではほとんど同じ形をしていることが多くて、エンドトキシン活性はいろんな種類のプロテオバクテリアのLPSのリピドA部分が持っています。 リピドXはリピドAの一部の構造に当たりますけれど、LALで検出できるからといってエンドトキシン活性があるとは限りません。でもLALは感度のいい簡易法なのでエンドトキシンの検出として伝統的に使われています。 LPS自体はプロテオバクテリアのほか、腸内に大量にいるバクテロイデスも持っています。でもリピドAの構造が違うのでTLR4をほとんど刺激しません。そういう意味ではグラム陰性菌全てがエンドトキシン活性の高いLPSを持つわけではありません。むしろTLR2, TLR3,8/7,9などの炎症誘導性が高いです。 いったん、エンドトキシンでTLRが刺激されると炎症応答などの自然免疫反応が誘導されます。個体ではTNF, IL-1が分泌されて炎症応答が増幅されたり、IL-6で炎症応答が継続的に増強されたりします。また抗原提示細胞に働きかけて獲得免疫の誘導を増強します。 大学では生命科学系で免疫学や微生物学という学問でもっと詳しく習います。 他にも細菌学ではウィルスとの関係や細菌にとってどういう生理的な役割を果たしているのかを学ぶ学科もあります。