溶血

溶血（ようけつ、Hemolysis）

溶血とは、血液中に存在する赤血球が、様々な原因によって細胞膜を損傷し、その内容物（主にヘモグロビン）が細胞外へ漏出することで、赤血球が破壊される現象を指します。この現象は、赤血球の形や大きさを失わせ、まるで溶けてしまったかのように見えます。

通常、血球成分を含む血液や、赤血球を生理食塩水などに混ぜた液体（赤血球浮遊液）は、赤色で不透明な懸濁液として観察されます。しかし、溶血が起こると、細胞から漏れ出したヘモグロビンによって周囲の液体全体が均一に赤く着色し、透明な溶液へと変化します。

「溶血」という用語は、白血球やリンパ球といった他の血球成分の崩壊に対しては用いられず、赤血球の破壊に特化した表現です。

溶血の分類

溶血は、その発生する状況やメカニズムによっていくつかの種類に分けられます。

発生場所による分類

in vitro溶血: 生体外に取り出された血液や赤血球について観察される溶血です。採血や血液処理の過程で発生することがあります。
in vivo溶血（生体内溶血）: ヒトなどの動物の生体内で発生する溶血です。これはさらに以下に分類されます。
血管内溶血: 血管の中を流れる血液中で赤血球が破壊されるものです。医学の分野では、単に「溶血」と言う場合にこれを指すことが多いです。
血管外溶血: 脾臓などの特定の臓器で、赤血球が破壊されるものです。

特異性による分類

特異的溶血: 赤血球の細胞膜のみが特異的に破壊される場合です。これは主に免疫学的な反応、具体的には赤血球に対する抗体と補体の働きによって引き起こされます。
非特異的溶血: 赤血球だけでなく、他の細胞にも作用するような、より一般的な細胞毒性や細胞傷害性によって引き起こされる場合です。

細菌による溶血分類

特定の細菌は、赤血球を溶かす能力を持つ物質（溶血素）を産生します。これを細菌学的な分類に利用することがあり、血液寒天培地上での溶血パターンによって以下のように大別されます。詳細については後述します。

α型
β型
γ型（非溶血性）

溶血の原理

溶血は、赤血球の細胞膜が損傷または破壊されることによって発生します。この原因は多岐にわたります。

物理的な要因

機械的なストレスや浸透圧の変化、温度変化などがあります。

機械的ストレス: 採血時の注射器内の過剰な陰圧、遠心分離による過度な遠心力、赤血球液の乱暴な撹拌や泡立てなどが原因となります。
浸透圧: 赤血球を細胞外より浸透圧の低い溶液（低張液）に入れると、浸透圧差により水が細胞内に流入し続け、最終的に赤血球が膨張して破裂します。例えば、正常な赤血球は0.5%のNaCl溶液で溶血が始まり、0.35%で完全に溶血します。
凍結融解: 赤血球液を凍らせた後で融解する過程でも、細胞内外にできた氷の結晶などによって細胞膜が物理的に損傷し、溶血が起こります。

化学的な要因

細胞膜の構成成分である脂質を溶解・損傷させる物質によるものです。

溶媒・界面活性剤: メタノールやエタノールなどのアルコール類、アセトンなどの有機溶媒、石けんなどが挙げられます。また、一部の植物に含まれるサポニンなど、界面活性作用を持つ生理活性成分には、赤血球に対して溶血性を示すものがあり、強いものは溶血毒と呼ばれます。
薬剤: 真菌感染症の治療に使われる抗真菌薬の中には、真菌の細胞膜を標的とするものがありますが、同時に赤血球の細胞膜も損傷させ、溶血を引き起こす可能性があります。

生物学的な要因

特定の生体成分や微生物が産生する物質によるものです。

抗体・補体: 赤血球に対する抗体が結合したり、その他の経路で補体系が活性化されると、補体成分が連鎖的に働き（カスケード反応）、最終的に赤血球の細胞膜に穴を開けるタンパク質複合体（膜侵襲複合体）が形成され、溶血を招きます。
細菌産生物質: 病原性の細菌が産生する溶血素（ヘモリジン）と呼ばれるタンパク質の中には、同様のメカニズムで赤血球に溶血性を示すものがあります。

医療・研究上の意義

溶血は、医療や生物学の研究において、問題となる場合と利用される場合があります。

問題点

輸血用血液や血液検査のための検体が著しく溶血している場合、これらをそのまま使用することはできません。溶血は、検査や実験の結果に影響を与え、その信頼性を著しく損なう可能性があります。したがって、医療現場や研究室では、溶血を可能な限り防ぐための適切な手技が求められます。

また、生体内で過度に溶血が進行すると（in vivo溶血）、赤血球が不足し、貧血（特に溶血性貧血）などの病的な状態を引き起こすことがあります。

利用

一方で、溶血は肉眼でも変化が容易に観察できるため、古くから生物学実験や検査医学の分野で利用されてきました。

浸透圧の原理理解: 蒸留水中で赤血球が溶血する現象は、浸透圧と半透膜の性質を学ぶための教材として広く利用されています。
細胞毒性評価: 細胞膜に傷害を与える物質の有無や強さを、溶血性を指標として簡便にスクリーニングすることが可能です。
臨床検査: かつて、化膿レンサ球菌感染の指標である抗ストレプトリジンO試験（ASO/ASLO）は、溶血を指標とした検査法が一般的でした。
細菌の同定・分類: 細菌が産生する溶血素による血液寒天培地での溶血パターンは、細菌の種類を鑑別・同定し、分類するための重要な指標として利用されています。

細菌学における溶血

細菌学において、特定の細菌が血液寒天培地上の赤血球を溶かす現象は、特に「溶血」と呼ばれ、重要な性状として扱われます。これは、細菌のコロニーから産生された溶血素が周囲の培地に拡散し、一定の範囲（溶血帯または溶血環）で赤血球を破壊することによって観察されます。

細菌の種類によって、溶血を起こすか否か、また溶血帯の広さや培地の透明度、色調に違いが見られます。これらの違いに基づいて、細菌の溶血性は以下のように分類されます。

α型（α溶血）: 細菌コロニー周辺の培地が緑色〜褐色に変色します。溶血帯は狭く、完全に赤血球が消失せず残存が見られるため、「不完全溶血」とされます。この変色には、細菌が産生する過酸化物によるヘモグロビンの変化（例：メトヘモグロビン生成）が関与していると考えられています。
α'型（アルファ・プライム型）: α型と後述のβ型の中間的な性質を持つものに用いられることがあります。狭い不完全溶血ですが、緑変がほとんど認められない場合などを指します。
β型（β溶血）: 細菌コロニー周辺の培地が透明に変化します。溶血帯は広く、その範囲内の赤血球はほぼ完全に破壊・消失しているため、「完全溶血」とされます。細胞膜に孔を開けるなど、強い細胞傷害性を持つ溶血素を産生する細菌に見られます。
γ型: 溶血を起こさない（非溶血性）ものを便宜上、γ型と呼びます。

これらの溶血性は、同一の培養条件下では細菌の種類ごとにほぼ一定のパターンを示すため、19世紀末に細菌学が始まって以来、細菌の鑑別同定や分類に重要な役割を果たしてきました。

特にレンサ球菌属では、歴史的に種の分類指標として利用され、α溶血性を示すものをα溶レン菌（緑色レンサ球菌）、β溶血性を示すものをβ溶レン菌と大別しました。この分類は現在の生物学的な分類体系にも反映されており、臨床現場でも広く用いられています。

また、特定の細菌を同定するための検査法にも利用されており、例としてCAMP試験があります。これは、Streptococcus agalactiae（B群β溶血性レンサ球菌）が、単独では弱い溶血性しか示さないにも関わらず、黄色ブドウ球菌のβ溶血素が存在するとその活性が増強され、強いβ溶血を示す現象を利用したものです。

ただし、細菌の溶血性は、使用する赤血球の種類（動物種）、培地の成分（特に還元糖）、培養環境（pH、酸素濃度）など、培養条件によって影響を受けることがあります。このため、溶血性を指標として細菌を鑑別・同定する際には、適切な標準的な条件下で判定を行うことが重要です。

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