リステリア・モノサイトゲネス

リステリア・モノサイトゲネス

リステリア・モノサイトゲネス（学名: Listeria monocytogenes）は、真正細菌に属する種の一つです。その名称は、イギリスの外科医ジョゼフ・リスター卿に由来しています。この細菌は食品を介して感染する主要な病原体の一つであり、ヒトを含む哺乳類に重篤な感染症であるリステリア症を引き起こす原因菌として広く認知されています。

リステリア・モノサイトゲネスの病原性の大きな特徴は、宿主の生体防御システムの最前線である食細胞（例えばマクロファージ）に取り込まれた後も、殺菌されることなく生存し、さらに細胞内で増殖できる能力にあると考えられています。これは、レジオネラ菌、サルモネラ菌、ブルセラ菌などと同様に、細胞内寄生性の性質を持つことを意味します。細菌は食細胞による貪食から巧みに逃れる機構を備えています。

特徴

リステリア・モノサイトゲネスは、グラム陽性で胞子を形成しない桿菌（棒状菌）です。酸素があってもなくても増殖できる通性嫌気性の性質を持ちます。カタラーゼ酵素は陽性ですが、オキシダーゼ酵素は陰性です。また、赤血球を破壊するβ溶血素を産生します。

この細菌は運動性を有しており、特に室温（20〜25℃）では鞭毛を使って活発な回転運動を示します。しかし、ヒトの体温に近い37℃の環境下では、鞭毛の合成をほとんど行わなくなるため、運動性は低下します。一般的に、鞭毛による運動性は30℃以下の環境で観察されます。

他の食中毒菌と同様に加熱によって容易に死滅しますが、リステリア・モノサイトゲネスの特異な点は、4℃以下の冷蔵温度や12％という比較的高い食塩濃度下でも増殖が可能なことです。このため、一般的な冷蔵保存された食品や塩蔵食品でも生存・繁殖するリスクがあります。また、真核生物の細胞内では、宿主のアクチン分子を重合させて「アクチンロケット」と呼ばれる構造を形成し、細胞内を移動する能力を持っています。

ヒトの胃腸管内には、調査によって最大10％の面積でリステリア・モノサイトゲネスが存在することが示唆されています。

分類

リステリア・モノサイトゲネスは、リステリア属（Listeria属）に分類されます。リステリア属は、バシラス属（Bacillus属）やスタフィロコッカス属（Staphylococcus属）と同じバシラス綱バシラス目に属しています。現在、リステリア属にはリステリア・モノサイトゲネスを含め、L. fleischmannii、L. grayi、L. innocua、L. ivanovii、L. marthii、L. rocourtiae、L. seeligeri、L. weihenstephanensis、L. welshimeriの計10種が確認されています。かつてリステリア属とされていたL. denitrificansは、現在ではジョーンズィア属（Jonesia属）に再分類されました。

リステリア属の中で病原性を示す種は複数ありますが、ヒトに感染症を引き起こすのは主にリステリア・モノサイトゲネスです。L. ivanoviiもマウスに対して病原性を示すことが知られていますが、ヒトへの感染は稀です。

リステリア・モノサイトゲネスには病原性を持つ13の血清型が確認されています。しかし、ヒトから分離される株の90％以上は、血清型1/2a、1/2b、および4bの3タイプに集中しています。特に血清型4b株は、世界中のリステリア症患者の約33〜35％から検出され、1980年代以降のヨーロッパや北米で発生した大規模な食品媒介リステリア症流行の原因となっています。

歴史

リステリア・モノサイトゲネスが初めて発見されたのは1924年で、E.G.D. Murrayが急死した若いウサギの調査を行っていた過程でした。この発見は1926年に発表され、Murrayは当初この微生物をBacterium monocytogenesと命名しました。その後、1940年にHarvey Pirieによって、分類上の理由から属名がListeriaに変更されました。

1920年代には、ヒトを含む動物におけるリステリア・モノサイトゲネス感染に関する医学的な記述が見られるようになりました。しかし、新生児の感染症、敗血症、および髄膜炎の主要な原因菌として認識されるようになったのは、1952年に東ドイツで報告された事例が契機でした。

成人における感染は、健康な人よりも、免疫機能が低下している状態で発生しやすいことが分かっています。これは、悪性腫瘍の治療に用いられる抗がん剤、臓器移植後の拒絶反応を防ぐための免疫抑制剤、あるいは特定の疾患のために長期的に使用されるステロイドホルモン剤による免疫抑制、またはHIV感染などによって免疫系が弱体化している場合に顕著です。

リステリア・モノサイトゲネスが食品媒介性病原菌であるということが科学的に証明されたのは、比較的遅い1981年のことでした。この重要な発見は、カナダ東部のノバスコシア州ハリファックスで発生したリステリア症の大規模なアウトブレイクがきっかけでした。この流行では、汚染されたキャベツを使ったコールスローが原因となり、主に妊婦と新生児を中心に41人が感染し、18人が死亡しました。この事件以降、リステリア・モノサイトゲネスによる食品媒介性感染症は世界中で報告されており、今日まで重要な公衆衛生上の課題となっています。

危険性と症状

リステリア・モノサイトゲネスは、食品媒介性細菌の中でも特に危険性が高く、高い致死率を示すことで知られています。日本では食中毒統計におけるリステリア・モノサイトゲネスによる食中毒の報告例は少ないですが、食品安全委員会の評価書では、国内のリステリア感染症推定患者数は年間約200人（平成23年）とされています。

アメリカ合衆国では、年間約1,600件の感染発生と約260件の死亡がリステリア症によるものと推定されており、食品媒介性細菌感染症による死亡原因としては、サルモネラ菌やボツリヌス菌に次いで3番目に多い病原体です。アメリカにおけるリステリア症の死亡率は、他の食品媒介性感染症と比較して高い傾向にあります。また、EUでも2008年以降、リステリア症の発症件数は増加傾向にあり、2014年には2,161件の発症と210件の死亡が報告され、これは前年比16％増にあたります。

ヒトにおけるリステリア症以外にも、獣医学分野では特に反芻動物において髄膜脳炎の原因菌として頻繁に問題となります。

ヒトにおいては、主に脳、脊髄膜、あるいは血流に感染します。新生児は経腟分娩時に母親から感染し、髄膜炎を発症することがあり、新生児髄膜炎の原因としては3番目に多い病原体です。低温殺菌されていない乳製品や、ソフトチーズ（ブリーチーズ、カマンベールチーズ、フェタチーズ、ケソブランコなど）、未加工の食肉加工品や魚介類加工品などが感染源となり得ることが知られており、特に妊婦はこれらの食品の摂取を避けるよう推奨されることがあります。

リステリア・モノサイトゲネスによる感染症のうち、細菌が血流や中枢神経系に侵入するような全身性のものを「リステリア症（侵襲性リステリア症）」と呼びます。細菌が主に胃腸管に留まる場合は、比較的軽症の熱性胃腸炎となることがあります。

リステリア症の主な症状には、敗血症、髄膜炎（または髄膜脳炎）、脳炎、角膜潰瘍、肺炎などがあります。妊娠中の女性が感染した場合、子宮内または子宮頸部に感染が及び、自然流産や死産の原因となることがあります。また、感染した母親から生まれた新生児は、全身に化膿性肉芽腫が生じる敗血性乳児肉芽腫症を発症し、身体的な発育障害のリスクを伴うことがあります。

これらの重篤な症状が現れる前に、インフルエンザに似た発熱が持続することがあります。また、吐き気、嘔吐、下痢といった胃腸症状が、より深刻なリステリア症の前兆である可能性も指摘されています。胃腸症状は、制酸薬やシメチジンを使用している患者で多く見られるという医学的な関連も報告されています。

深刻なリステリア症の潜伏期間は正確には不明ですが、数日から3週間程度と考えられています。胃腸症状の潜伏期間も詳細には解明されていませんが、摂取から12時間以上経過して発症することが多いと見られています。

過去の研究では、リステリア・モノサイトゲネスがグラム陽性菌としては珍しく、エンドトキシンとして機能するリポ多糖（LPS）を持つと考えられた時期もありましたが、後の研究でリステリア・モノサイトゲネスのリポ多糖はエンドトキシン活性を持たないことが明らかにされました。リステリア属細菌の細胞壁には、リポタイコ酸が含まれています。これは、グラム陰性菌のLPSに構造が似ており、細胞表面の親水性と疎水性を持つポリマーとして機能します。

リステリア・モノサイトゲネスは、宿主の腸管粘膜に存在するD-ガラクトース受容体に結合するためのD-ガラクトース残基を細胞表面に持っています。この結合を介して腸管粘膜を通過し、宿主体内へ侵入することが可能となります。

感染に必要な菌数は、細菌の株の病原性や宿主の感受性によって大きく異なります。健康な成人であれば、通常は非常に大量の菌を摂取しない限り発症しないため、賞味期限や保存方法を守っていれば食中毒のリスクは低いとされています。しかし、個人差が大きく、感受性の高い人では1,000個未満という比較的少量の菌数でも感染・発症する可能性があることが示されています。実際に、殺菌処理されたはずの牛乳からリステリア症に感染した事例も報告されています。

リステリア・モノサイトゲネスは胃腸上皮に侵入するだけでなく、単球、マクロファージ、多形核白血球といった宿主の貪食細胞にも侵入できます。これらの細胞に取り込まれることで、細菌は血液を介して全身に拡散し、脳へ感染したり、妊娠中の女性であれば胎盤を経由して胎児に移行したりすることがあります。この細菌の病原性の強さは、特に貪食細胞の内部で生存・増殖できる能力に深く関連しています。

細菌はまず宿主の腸膜へ侵入する経路を進化させてきました。この侵入には、インターナリン（InlA/InlB）と呼ばれる細菌性タンパク質が重要な役割を果たします。インターナリンは、宿主の腸上皮細胞膜にあるE-カドヘリンなどの接着分子に結合し、ジッパー機構と呼ばれるメカニズムによって細菌細胞を宿主細胞内に取り込ませます。これらの接着分子は、ヒトの血液-脳関門や胎盤にも存在するため、リステリア属細菌が髄膜炎や子宮内での胎児感染を引き起こす主な理由であると考えられています。

マクロファージのような貪食細胞に取り込まれた場合でも、リステリア・モノサイトゲネスは食胞（ファゴソーム）膜を破壊して細胞質へ脱出できます。この脱出には、コレステロール依存性細胞溶解素であるリステリオリシンO（LLO）が活性化されて食胞膜を損傷することが不可欠です。

細胞質に入った後、細菌はActAタンパク質（アクチン重合誘導タンパク質）を利用して宿主細胞内を移動し、隣接する細胞へと拡散します。ActAは、本来宿主の細胞骨格を構築するためのアクチン重合機構を乗っ取り、細菌細胞を特定の方向に推進させるための原動力として利用するのです。

感染経路

リステリア・モノサイトゲネスの感染経路は、食品を介した経口感染であることが確立されています。これまで感染源として確認されたことのある食品には、以下のようなものがあります。

• - 乳製品: 生乳、低温殺菌された牛乳、様々な種類のチーズ（特に軟質熟成タイプやナチュラルチーズ）、アイスクリーム。
• - 野菜: 生野菜（特にコールスロー用のキャベツなど）。
• - 食肉加工品: 生ハム、発酵ソーセージなどの非加熱製品。
• - 食肉: あらゆる種類の生肉。
• - 魚介類加工品: スモークサーモンなどの魚肉の燻製。
• - その他: コールスローなどの調理済みサラダ。

日本国内でも、乳製品や食肉加工品、魚介類加工品などから微量ながらリステリア・モノサイトゲネスが検出されることがあります。この細菌は、通常の微生物の増殖が抑制される0℃のような低温環境でも生育する能力を持ち、冷蔵庫内の4℃といった環境でも指数関数的に増殖することが可能です。冷蔵環境下での増殖には、食品中の第二鉄イオンの量が影響を及ぼす可能性が示唆されています。

主な感染事例

• - 1981年 カナダ: ノバスコシア州ハリファックスで、羊糞肥料で汚染されたキャベツを使用したコールスローが原因で大規模なリステリア症のアウトブレイクが発生しました。この流行では主に妊婦と新生児が影響を受け、41人が感染し18人が死亡しました。この事例は、リステリア・モノサイトゲネスが食品を介して感染することを決定的に証明した重要な出来事でした。
• - 2001年 日本: 北海道で、リステリア・モノサイトゲネスに汚染されたナチュラルチーズによる集団食中毒が発生しました。これは、日本国内で食品由来のリステリア・モノサイトゲネス感染が初めて確認された事例です。
• - 2015年 米国: 米国の有名酪農ブランドが製造したアイスクリームからリステリア・モノサイトゲネスが検出され、大規模なリコールが行われました。カンザス州の病院でこのアイスクリームを食べた患者5人がリステリア症の治療を受け、うち3人が死亡しました。

病原性機構

リステリア・モノサイトゲネスの病原性の高さは、宿主の食細胞による殺菌機構から逃れる「エスケープ機構」に大きく依存しています。通常、細菌がマクロファージに貪食されると、食胞内で活性酸素に暴露され、その後食胞膜とリソソーム膜が融合（食胞-リソソーム融合）してリソソーム酵素による殺菌を受けます。リステリア・モノサイトゲネスは、カタラーゼやスーパーオキシドディスムターゼ（SOD）といったフリーラジカル消去酵素活性が高く、食胞内の活性酸素に対して抵抗力を持っています。

しかし、リソソーム酵素による殺菌を回避するためには、食胞-リソソーム融合が起こる前に食胞から脱出する必要があります。多くの細胞内寄生菌は融合を阻害する戦略をとりますが、リステリア・モノサイトゲネスは融合が起こる前に食胞膜を物理的に破壊して、食胞内から細胞質へと脱出します。

このエスケープ機構を可能にする細菌側の因子について、多くの研究が進んでいます。

• - リステリオリシンO（LLO）: hlyA遺伝子にコードされる溶血素です。マクロファージに貪食され食胞内に取り込まれた際に、食胞膜を傷害し、細菌が食胞から細胞質へ脱出するのを促進します。LLO遺伝子が欠損すると、マクロファージ内での増殖能力やマウスに対する致死的病原性は失われます。
• - PI-PLC: plcA遺伝子にコードされるホスファチジルイノシトール特異的なリン脂質加水分解酵素です。食胞膜の構成成分であるホスファチジルイノシトールを分解し、LLOと協力して食胞からの脱出に関与すると考えられています。この遺伝子は病原性を持つL. monocytogenesとL. ivanoviiにのみ存在し、ノックアウトするとマウスに対する病原性が低下します。
• - 金属プロテアーゼ: mpl遺伝子にコードされ、おそらく亜鉛プロテアーゼとして機能します。PC-PLCの活性化に関与すると考えられています。
• - レシチナーゼC（PC-PLC）: plcB遺伝子にコードされます。食胞からの脱出には直接的な影響は少ないですが、培養細胞における細胞間感染の拡大に不可欠であり、隣接細胞へ伝播する際に細胞質膜を分解する役割を果たすと推測されています。
• - ActA: actA遺伝子にコードされるタンパク質で、細菌の細胞内運動と細胞間伝播に必須です。ActAは宿主細胞質のアクチン重合機構を利用し、細菌の表面にアクチンフィラメントを重合させることで、細胞内を推進力として移動します。細胞質を移動した細菌は、細胞膜を突出させて隣接細胞へ侵入します。
• - PrfA: これらの病原性因子（hlyA, plcA, mpl, actA, plcB）の発現をまとめて上方制御するDNA結合タンパク質です。prfA遺伝子が欠損すると上記の病原性遺伝子が全て発現しなくなり、非病原性となります。非病原性リステリア属細菌にはこの遺伝子は存在しません。
• - インターナリン: inlA、inlBなどの遺伝子にコードされ、非貪食性の上皮細胞への侵入を仲介するタンパク質です。インターナリンは宿主細胞膜の接着分子（E-カドヘリン、c-Metなど）に結合し、ジッパー機構によって細菌を細胞内に取り込ませます。インターナリン遺伝子の変異株は、上皮細胞への侵入性が著しく低下します。
• - iap: この遺伝子の産物は菌体表層タンパク質であり、細菌の形態維持に関わるムレイン加水分解酵素と考えられています。感染マウスでは、このタンパク質に対する細胞傷害性T細胞応答が誘導されることが知られています。

このように、リステリア・モノサイトゲネスは、細胞内寄生を可能にするための多くの遺伝子を備えています。主要な病原性因子であるLLO遺伝子と強い相同性を持つ遺伝子は、他の病原性グラム陽性菌にも見られますが、それらの細菌は細胞内寄生性を示しません。このことから、リステリア・モノサイトゲネスの細胞内寄生性は、単一の遺伝子ではなく、複数の病原性遺伝子の複合的な働きによって実現されていると考えられます。

宿主への感染は、通常、腸上皮から始まります。細菌はインターナリン（Inl）が宿主細胞の接着因子（E-カドヘリンや肝細胞増殖因子受容体Met）に結合することで、非食細胞である腸上皮細胞にジッパー機構によって侵入します。この結合は細胞内のシグナル伝達経路（Rho-GTPアーゼ、WAsp、Arp2/3複合体など）を活性化させ、宿主のアクチン重合を利用して細菌を細胞内に取り込みます。リステリア・モノサイトゲネスは食細胞にも侵入できますが、非食細胞への侵入には特にインターナリンが必要です。

細胞内に入った細菌は、リソソームに取り込まれる前に、食胞や液胞から脱出しなければなりません。この脱出には、主にLLO、PlcA、PlcBの3つの病原性因子が働きます。LLOとPlcAは液胞膜を破壊し、細菌を細胞質へと解放します。

細胞質に到達した後、リステリア・モノサイトゲネスはActAタンパク質を使って宿主のアクチンを再利用します。ActAは細菌の古い細胞極に関連し、Arp2/3複合体を活性化させて細菌の表面にアクチンフィラメントを重合させます。このアクチン重合によって生じる推進力で、細菌は細胞質内を移動し、宿主細胞膜を押し出して隣接細胞へと侵入します。この際形成される二重膜の液胞からも、LLOとPlcBを使って脱出し、細胞間を直接的に拡散するメカニズム（paracytophagy）を可能にします。

病原性の制御と系統

リステリア・モノサイトゲネスが病原性を示すか、あるいは環境中で腐生菌として振る舞うかは、その置かれた環境によって制御されます。宿主体内に存在する際には、クオラムセンシング機構がいくつかの病原性関連遺伝子を上方制御します。例えば、腸内ではシグマ因子SigBが、血液中では転写調節因子PrfAが病原性遺伝子の発現を促進することが知られています。病原性状態と非病原性状態を切り替える詳細な機構についてはまだ十分に解明されていませんが、いくつかの非翻訳RNAがこの切り替えに関与することが示唆されています。

リステリア・モノサイトゲネスは、遺伝的な特徴に基づいて主に3つの系統（系統I、II、III）に分類されます。これらの系統は、進化の過程や病原性に違いが見られます。系統Iの株は、ヒト由来の臨床分離株に多く見られ、ヒトにおける大規模なリステリア症流行の原因となるクローンの大部分が含まれています。一方、系統IIの株はヒト以外の動物由来の臨床分離株の割合が高く、環境中や食品により広く分布しています。系統IIIの株は非常に稀であり、主にヒト以外の動物から分離されます。

規制

国際的な食品安全基準として、国際食品規格委員会（コーデックス委員会）は2007年から、喫食前に加熱を必要としない生食用食品（Ready-to-eat食品：RTE食品）に対して、リステリア・モノサイトゲネスの基準値を設定しています。日本国内においても、厚生労働省が2014年12月25日から、非加熱食肉製品およびナチュラルチーズについて、成分規格としてリステリア・モノサイトゲネスの許容基準値を100 cfu/g以下と定めています。

検出方法

リステリア・モノサイトゲネスの検出には、いくつかの方法が用いられます。古典的な方法の一つにアントン試験があります。これはウサギやモルモットの結膜嚢に培養液を滴下し、24時間以内に角結膜炎が観察されるかを確認する試験です。

細菌学的検査では、ミューラー・ヒントン寒天培地などの一般的な培地で生育します。培地に羊血液を添加して培養すると、細菌が産生する溶血素によってコロニーの周囲に特徴的な溶血環が現れるため、同定の精度を高めることができます。検体からの分離を容易にするために、植菌前に培地を4℃の環境に数日間置く「低温増菌」と呼ばれる手法も用いられます。リステリア属は様々な有機酸を産生しますが、ガスは発生させません。溶血性の有無や室温での運動性は、リステリア属を形態的に類似したコリネ型細菌と区別するのに役立ちます。

食品からリステリア・モノサイトゲネスを検出するには時間を要することが多いです。例えば、米国食品医薬品局（FDA）が1990年に改訂した方法では、分析の前に24時間と48時間の二段階の濃縮培養が必要となり、同定までには総計5日から7日を要します。しかし、特定の株に特異的な非放射性ラベルDNAプローブを用いた分子生物学的な方法によって、より迅速かつ簡便に特定の株の存在を確認することが可能になっています。

治療

リステリア症は重篤な疾患であり、特に髄膜炎や敗血症を併発した場合の死亡率は高いです。リステリアによる髄膜炎の全体的な死亡率は約70％、敗血症では約50％に達することがあります。また、周産期・新生児期の感染では、死亡率が80％を超えることもあります。妊娠中の女性が感染した場合、母親自身の症状は比較的軽症であることが多く、通常は回復します。

治療には主に抗生物質が用いられます。静脈注射によるペニシリンまたはアンピシリンが有効であることが多くの報告で示されています。ペニシリン系抗生物質にアレルギーがある患者には、代替薬としてトリメトプリム-スルファメトキサゾールが有効です。

感染制御

食品におけるリステリア・モノサイトゲネスの感染制御策として、バクテリオファージ（特定の細菌に感染するウイルス）の利用が研究されています。リステリアファージP100のような特定のバクテリオファージは、リステリア・モノサイトゲネスを効果的に殺菌する能力を持つため、食品添加物として利用することが提案されています。複数の企業がバクテリオファージを用いた感染制御製品の開発を進めており、米国食品医薬品局（FDA）は、Intralytix社の6種バクテリオファージ混合物や、EBI Food Safety社がリステリア・モノサイトゲネス殺菌用に設計したファージ製品を、喫食可能な食品（例えば、スライスされたハムや果物など）にスプレーする用途で承認しています。

応用研究

リステリア・モノサイトゲネスの細胞内寄生能や免疫応答を誘導する特性を利用した、医学的な応用研究も進められています。

• - 遺伝子導入ベクター: いくつかの研究では、リステリア・モノサイトゲネスを遺伝子治療のためのin vitroベクターとして利用する試みが行われています。例えば、嚢胞性線維症の遺伝子治療への応用が検討されています。
• - がん治療: リステリア・モノサイトゲネスを用いた免疫療法によるがん治療の研究も進められています。生きた弱毒化リステリア・モノサイトゲネスをベースとしたがんワクチンADXS11-001は、子宮頸癌の治療薬として現在開発段階にあります。

リステリア・モノサイトゲネスは、食品安全上の重要な病原体であると同時に、その特異な生物学的特性から基礎研究や医学応用研究においても注目されています。

U.S. Food and Drug Administration. Foodborne Pathogenic Microorganisms and Natural Toxins Handbook: Listeria monocytogenes

Public Health Agency of Canada

Type strain of Listeria monocytogenes at BacDive - the Bacterial Diversity Metadatabase

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