嫌気条件下における腸管出血性大腸菌の病原性制御因子、及び重症化因子に関する基礎研究

文献情報

• 文献番号: 202523025A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: 嫌気条件下における腸管出血性大腸菌の病原性制御因子、及び重症化因子に関する基礎研究
• 研究課題名（英字）: -
• 課題番号: 24KA3003
• 研究年度: 令和7(2025)年度
• 研究代表者(所属機関): 須藤 直樹(杏林大学 医学部感染症学教室)

研究分担者(所属機関)

• 北条　史(杏林大学　大学院医学研究科共同研究施設部門実験動物施設部門)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 健康安全確保総合研究分野 食品の安全確保推進研究
• 研究開始年度: 令和6(2024)年度
• 研究終了予定年度: 令和8(2026)年度
• 研究費: 1,770,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

腸管出血性大腸菌（enterohemorrhagic E. coli：EHEC）感染症は出血性大腸炎を引き起こし、重症例では溶血性尿毒症症候群（HUS）や脳症などを続発する。国内では年間2,000～3,000人規模の患者報告があり、一定数で重症化が認められるが、EHEC側の重症化要因には未解明な点が多い。主要病原因子である志賀毒素の遺伝子は溶原化ファージ上にコードされ、DNA損傷などによるSOS応答活性化に伴って発現が誘導される。しかし、これまでの知見の多くは好気条件下の解析に基づいており、感染局所である嫌気的腸管環境における病原性制御機構は十分に理解されていない。そこで本研究では、嫌気条件下で機能する病原性発現制御因子に着目し、志賀毒素産生制御と重症化との関連を解析した。令和6年度までの研究で、SOS応答の恒常的活性化やファージ活性化制御領域への変異が、持続的なファージ活性化と志賀毒素産生増加を引き起こすこと、さらにこれらの変異株がマウスに対して高い致死性を示すことを明らかにした。令和7年度は、志賀毒素産生恒常化と高病原性との関連解析、臨床分離株の解析、ならびに高志賀毒素産生株のマウス病原性評価を実施した。

研究方法

令和6年度に取得した志賀毒素産生変異株について、未解析であった変異株の分子機構解析を行った。SOS応答活性化の指標としてRecA量を測定し、志賀毒素発現量との相関を解析した。また、SOS応答活性化細胞では細胞長径が伸長することが知られているため、位相差顕微鏡を用いて各変異株の細胞長径を測定し、細胞レベルでのSOS応答活性化を評価した。さらに、取得した変異株のような高志賀毒素産生株が市中に存在する可能性を検証するため、血清型O157臨床分離株480株を対象に、培養上清中の志賀毒素量をELISAにより測定した。加えて、ゲノム情報を用いて系統分類を行い、高志賀毒素産生性との関連を解析した。
また、通常腸内細菌叢を有するマウスを用いて、高志賀毒素産生変異株の病原性を評価した。野生株であるEHEC O157:H7 Sakaiは二種類の志賀毒素Stx1、及びStx2を持ち、感染実験では、変異株およびそのstx1、stx2単独欠失株、二重欠失株を経口接種し、生存率や病態を解析した。さらに、感染マウス由来糞便中のEHEC菌数を測定するとともに、Vero細胞を用いた細胞毒性試験により志賀毒素活性を評価した。

結果と考察

本研究により、SOS応答の恒常的活性化が志賀毒素産生増加と高病原性に深く関与することが明らかとなった。特に、SOS応答恒常活性化株では、細菌集団内の一部細胞のみでSOS応答が活性化していたことから、細胞集団内における機能的不均一性の存在が示唆された。このような不均一性は、一部細胞が溶菌を伴いながら志賀毒素を放出する一方、残りの細胞が増殖を担うことで、細菌集団全体として高い毒素産生と生存性を両立させる機構として機能している可能性が考えられる。
また、臨床分離株解析により、高志賀毒素産生株が血清型O157のClade 3に偏在することが明らかとなった。このことは、特定の系統背景が志賀毒素産生性や高病原性と関連する可能性を示している。さらに、通常腸内細菌叢を有するマウスにおいても、高志賀毒素産生株は高い致死性を示し、その病態形成にはStx2が重要であることが示された。感染マウス由来糞便中のEHEC量に差が認められなかった一方で、高志賀毒素産生株ではStx量が増加していたことから、病原性の差異は菌の定着量ではなく、腸管内における志賀毒素産生量によって規定されていると考えられた。

結論

本研究により、SOS応答の恒常的活性化が志賀毒素産生の増加と高病原性に関与することが明らかとなった。また、高志賀毒素産生株は通常腸内細菌叢を有するマウスに対して高い致死性を示し、その病態形成には志賀毒素が重要であることが示された。さらに、臨床分離株解析から、高志賀毒素産生株が特定系統に偏在することが明らかとなり、EHEC感染症の重症化機構の理解や高病原性株のリスク評価への応用が期待できる。

公開日・更新日

• 公開日: 2026-08-18
• 更新日: -

収支報告書

• 文献番号: 202523025Z