偏性細胞内寄生体

偏性細胞内寄生体（へんせいさいぼうないきせいたい）とは、それ自体だけでは増殖できず、他の生物の細胞の内部に寄生して初めて増殖が可能となる微生物の総称です。「偏性細胞内寄生性微生物」とも呼ばれ、この性質は「偏性細胞内寄生性」と呼ばれます。特に真正細菌に分類されるものの一部は「偏性細胞内寄生菌」とも呼ばれます。これらの微生物は、生きた細胞がない環境では増殖できないため、人工的に単独で培養することが非常に困難か、あるいは不可能です。

微生物の増殖様式による分類

微生物学者Suterは、宿主細胞内で増殖するか否かによって、微生物を以下の3つのタイプに分類しました。

1. 偏性細胞外増殖寄生体: 宿主細胞の外側でのみ増殖が可能で、細胞内では増殖できません。
2. 通性細胞内増殖寄生体: 宿主細胞の内外どちらでも増殖する能力を持つ微生物です。
3. 偏性細胞内増殖寄生体: まさにこの項目で扱う微生物であり、宿主細胞の内部でのみ増殖が可能なタイプです。

多くの病原性細菌、真菌、原生生物は、1の偏性細胞外寄生体に該当します。これらの病原体が体内に入ると、マクロファージなどの食細胞によって取り込まれ、通常は食細胞内で速やかに殺菌されます。したがって、これらの微生物が病原性を発揮し、増殖するのは、食細胞に捕らえられる前の細胞外にいる時が主となります。

一方、病原性細菌の中には、食細胞に取り込まれた後も、食細胞が持つ殺菌機構をすり抜けて細胞内で増殖できるものがいます。これらが2の通性細胞内寄生体と呼ばれ、結核菌やチフス菌などがよく知られています。これらの微生物は、単独での培養も可能ですが、感染時には細胞内での増殖が病気の発症に大きく関わります。

そして、偏性細胞内寄生体は、人工的な培養環境で単独で増殖できないものを指します。これには以下のような多様な微生物が含まれます。

すべてのウイルス
真正細菌の一部：
リケッチア（例：発疹チフスリケッチア、紅斑熱リケッチア）
クラミジア（例：トラコーマクラミジア、オウム病クラミドフィラ）
ファイトプラズマ
コクシエラ（例：Q熱コクシエラ）
原生生物の一部：
トキソプラズマ
リーシュマニア
ネコブカビ類
卵菌類の一部（例：クサリフクロカビモドキ）
菌類の一部（例：ツボカビ類のフクロカビ、接合菌綱トリモチカビ目のゼンマイカビ）

細胞外で増殖できない理由

偏性細胞内寄生体が細胞の外で増殖できない理由は、その種類によって異なりますし、まだ完全に解明されていないものも存在します。しかし、これまでに分かっている主な理由としては、以下の二つが考えられています。

1. 代謝能力の欠如: 増殖や生存に必要なエネルギーを作り出す機構や、特定の栄養素（アミノ酸や脂肪酸など）を合成する能力の一部を持たず、これらを宿主細胞に完全に依存しているためです。
2. 細胞外環境での不安定さ: 細胞外の環境では構造が壊れやすかったり、細胞内の重要な成分が容易に漏れ出てしまったりするため、長期間生存できないという理由です。

具体的な微生物で見ると、ウイルスは遺伝情報とタンパク質の非常にシンプルな構造で、増殖に必要なエネルギー産生やタンパク質合成のほとんどを宿主に依存しています。クラミジアも同様に、自前のエネルギー産生系を持たず、宿主細胞が作ったATPを利用します。ファイトプラズマは、一部のアミノ酸や脂肪酸を合成できないため、宿主に頼っています。

一方、リケッチアはエネルギー産生など増殖に必要な多くの機能を自身で持っているにも関わらず、偏性細胞内寄生性です。その理由の一つとして、リケッチアの細胞膜が特徴的で、様々な物質が透過しやすいため、細胞内では宿主からの栄養を取り込みやすい反面、細胞外では重要な成分がすぐに漏れ出してしまい、生きていけないのではないかと考えられています。

コクシエラやトキソプラズマ、リーシュマニアなど、一部の偏性細胞内寄生体の増殖不可能な理由については、まだ研究途上であり、完全には明らかになっていません。

感染防御と治療における課題

ヒトなどの動物には、病原体から身を守るための免疫システムがあります。これには、抗体などが働く液性免疫と、食細胞や特定のリンパ球が働く細胞性免疫の二つが協力しています。しかし、液性免疫の中心である抗体や補体は、細胞の内部には入り込むことができません。そのため、偏性細胞内寄生体のように細胞内で増殖する病原体に対する防御では、細胞外で病原体に接触するごく初期の段階を除いて、液性免疫の役割は限定的になり、細胞性免疫がより重要な役割を果たします。この課題は、通性細胞内寄生体にも共通するものです。

感染症の治療においても、偏性細胞内寄生体は特有の問題を提起します。一つは、病原体に効果を示すためには、薬剤が宿主細胞の内部に浸透する必要があるため、使用できる薬剤の種類が限られるとともに、細胞自体に毒性が出てしまうリスクが高まることです。もう一つは、特にウイルスの治療において顕著ですが、ウイルスが増殖の大部分を宿主細胞の機能に依存しているため、ウイルスの増殖だけを止めるつもりが、正常な宿主細胞の働きまで阻害してしまう危険性があることです。ただし、近年は各ウイルスの詳細な増殖メカニズムが解明されつつあり、特定の段階を狙う抗ウイルス薬の開発が進められています。

宿主との共生関係

多くの偏性細胞内寄生体は、宿主に病気を引き起こす病原体として知られていますが、中には宿主と共生関係を築いている例も存在します。例えば、細菌に感染するウイルスであるバクテリオファージやプラスミドの中には、宿主である細菌にとって有利になるような遺伝子（薬剤耐性遺伝子や毒素遺伝子など）を運び、宿主細菌の生存を助けるケースが知られています。

さらに、真核生物の細胞そのものが、かつて偏性細胞内寄生体であった細菌を取り込んで成立したとする「細胞内共生説」が提唱されています。この説によれば、私たちの細胞の中にあるミトコンドリアや、植物細胞にある葉緑体は、それぞれ呼吸能力を持っていたリケッチア様の細菌や、光合成能力を持っていた藍藻様の細菌が、原始的な真核生物に偏性細胞内寄生体として感染し、長い時間をかけて共生関係を深めた結果であると考えられています。

偏性細胞内寄生体