細菌の侵入と細胞内生存

一部の細菌は、宿主表面に定着するだけでなく、宿主細胞内に侵入し、その中で生存します。これにより、抗体、補体、および多くの抗生物質から保護されたニッチを獲得します。侵入には、病原体が宿主細胞自身の取り込み機構を誘発または乗っ取る必要があり、細胞内生存には、取り込まれる破壊的な区画に抵抗するか、それを再構築する必要があります。

Definition

細菌の侵入とは、細菌が宿主細胞に能動的に侵入することであり、通常は宿主の細胞骨格を誘導して細菌を取り込ませます。細胞内生存とは、病原体が宿主細胞内で、細胞質ゾル中に自由に、または改変された液胞内に存在して増殖する能力を指します。

Scope

このトピックでは、細菌が非食細胞宿主細胞にどのように侵入するか、細胞質内と液胞内の細胞内生活様式の対比、および病原体が細胞内で持続するために使用する戦略について説明します。これは細菌病原性に関する参照トピックであり、臨床的ガイダンスを提供するものではありません。

Core questions

• 細菌はどのようにして非食細胞に自身を取り込ませるのでしょうか？
• 細胞質内と液胞内の細胞内生活様式を区別するものは何ですか？
• 細胞内細菌はどのようにしてリソソームによる殺傷を回避し、宿主資源を利用するのでしょうか？

Key concepts

• インベイシンと誘発された取り込み
• 侵入のジッパー機構とトリガー機構
• III型分泌エフェクター
• 細胞質内生活様式
• 液胞内（改変されたファゴソーム）生活様式
• アクチンベースの運動性と細胞間拡散

Mechanisms

非食細胞への侵入には、大きく分けて2つの経路があります。ジッパー機構では、細菌の表面タンパク質（インベイシン）が宿主受容体に結合し、膜を段階的に巻き込んで細菌を取り込みます。トリガー機構では、III型分泌系によって注入される分泌エフェクターが宿主のアクチン細胞骨格を再構築し、膜のひだ（ラッフル）を生成して細菌を巻き込みます。細胞内に入ると、病原体は分岐します。細胞質内細菌は侵入液胞から細胞質に脱出し、宿主アクチンを利用して細胞間を移動・拡散する場合があります。一方、液胞内細菌は膜結合区画内に留まり、破壊的なリソソームとの融合を防ぐためにその区画を停止または再構築します。どちらの生活様式においても、細胞内病原体は宿主細胞の機能を乗っ取り、栄養を獲得し、殺傷を回避します。

Clinical relevance

細胞内ニッチは、特定の感染症が慢性化したり、再発したり、排除が困難である理由を説明するのに役立ちます。これは、細菌が液性免疫や細胞への浸透が不十分な薬剤から保護されているためです。この項目は、侵入と細胞内生存を参考として記述しており、治療決定の根拠となるものではありません。

History

侵入の分子研究は、エルシニアにおけるインベイシンの同定（培養細胞への侵入を可能にした）と、サルモネラ、シゲラ、リステリアに関する研究を通じて進展しました。これらの研究は、トリガー機構とジッパー機構、および液胞内と細胞質内の生活様式の対比を明確にし、細胞内病原体を細胞微生物学の主要なテーマとして確立しました。

Key figures

• Pascale Cossart
• Stanley Falkow
• Ralph Isberg
• Philippe Sansonetti

Seminal works

• finlay-1997-science
• pizarro-cerda-cossart-2006
• ray-2009

Frequently asked questions

なぜ細菌は宿主細胞内で生きるのでしょうか？

細胞内空間は、抗体、補体、および多くの抗生物質からの保護を提供し、さらに宿主の栄養素へのアクセスも可能にするため、病原体が増殖するための保護されたニッチを提供します。

細胞質内病原体と液胞内病原体の違いは何ですか？

細胞質内病原体は侵入液胞から脱出し、細胞質内で自由に生息し、しばしば宿主アクチンを利用して細胞間を拡散します。一方、液胞内病原体は膜結合区画内に留まり、リソソームによる破壊を避けるためにその区画を改変します。