第72話
 環境と微生物の相互作用
 

 
「主な対象読者」
 なにごとにも興味を持てる若者、すなわち年齢に関係なく、知的好奇心がお旺盛な人達を主な読者と考えました。
 
「本文の目的」
 眼球を細菌感染から守るために涙にはリゾチームと呼ばれる抗菌活性物質が含まれています。この抗菌物質が鶏卵の卵白部に大量に含まれ、鶏卵の外側からの細菌感染から守っています。ところが鶏卵による食中毒が頻発するので、その原因を調査した研究の成果が公表されています。驚いたことに鶏卵がニワトリ体内で形成される(黄身と卵白が卵殻で包まれる)ときに、汚染菌が鶏卵内に取り込まれているのです。これは人力の想定外のことで、汚染菌の方が人間の知恵より上をいっていたことになります。人間はサルモネラ菌に負けるわけにはいかないのです。このような現状を広く一般の人達にも知って貰いたいために本文を書いてみました。
 
本 文 目 次
 類鼻疽菌(Burkholderia pseudomallei)感染の環境要因
 1) 類鼻疽菌とはどういう微生物か
 2) 感染と疾患(類鼻疽症:Melioidosis)
 3) 類鼻疽症の地理的分布と環境要因
  (1) 農夫に多い
  (2) 発育のpH
  (3) 酸素が必須
 腸炎菌(Salmonella Enteritidis)による食品汚染と環境への排出
 1)腸炎菌による食中毒の特徴
  (1) 大量な菌
  (2) 鶏卵内部汚染
  (3) 環境での鶏卵のサルモネラ菌による汚染
滝 龍雄
 

 
 
第72話  環境と微生物の相互作用
 
はじめに
 環境微生物とは、一般に自然環境の中で生息している微生物を指し、実際には土壌微生物や海洋微生物あるいは河川や湖沼に生息する微生物、森林や山地、極端な例としては南極などの極地や活火山の火口付近に住む微生物などをも含むことがあります。
 その為、環境微生物の研究対象は、これらの自然環境における微生物の生態や代謝、新種の同定、分類に関するものが多く、何と言っても環境の微生物の特徴は生きてはいるが培養困難な微生物が多いことです。
 
 一方、病原微生物とは、ヒトや動物で病気の原因となる微生物で、その病気の中心となる部位から呼吸器感染性微生物、腸管感染性微生物などに分類され、さらに微生物の生物学的な性状から細菌、真菌、ウイルスや原虫などにも分類されています。
 この病原微生物の研究は、ヒトの感染症を主な対象とする医学系がその中心ですが、他にも家畜や伴侶動物(ペット)などの動物を対象とする獣医学系、魚介類の感染症を対象とする水産学系もあります。このことは、これらの分野はどちらかというと各分野が独自に研究を進めており、その境界領域での共同研究は余り行われていないことを意味します。
 
 環境微生物の生息する自然環境と病原微生物の生息する生活環境は、全く別個のものではないことは明白で相互に密接な接点が存在します。このような環境微生物と病原微生物の自然環境と生活環境は、長い間決して固定化されてきたものではありません。下の表に示したように環境微生物と病原微生物は、人間の活動、特に経済活動の活発化に伴い、近年急激に変化してきました。
 
環境微生物と病原微生物の接点
 ここで取り上げるような環境微生物と病原微生物の相互作用について触れている調査や研究は、これまでには割と少ないようです。しかし、自然生態系から眺めてみると、幾つかの接点や接触点の存在が見えてきます。
 それは次の3点に集約されると思われます。
1.古典的な接点(サイクル):
 病原微生物の生態系における保全域(リザーパー)としての自然環境を介した接点
2.人間活動の増大に伴う接点:
 環境微生物とヒトの接触機会の増大を介した接点
3.農業における微生物とヒトとの接触:
 バイオテクノロジーにおける有用微生物の探索、
 化学物質の自然環境への拡散、化学物質への耐性菌と分解菌の出現、
 微生物農薬の散布、
 バイオ技術による遺伝子組換え植物の作出と栽培、
 新規微生物のヒトの生活環境への侵入。
 
 本文では、ある微生物が環境微生物から病原微生物に変わった珍しい事例とその逆に病原微生物がヒトの生活環境から自然環境に放出され再び生活環境に入り込み病原微生物となった例をととりあげ、簡単に説明します。
 
類鼻疽菌 Burkholderia pseudomallei
 病原微生物がヒトの生活環境から自然環境に放出され、再び生活環境に入り込み病原微生物となった例として取り上げます。
腸炎菌 Salmonella Enteritidis
 ある微生物が環境微生物から病原微生物に変わった事例として取り上げます。
 
 
1.農林水産業における類鼻疽菌の例
類鼻疽菌(Burkholderia pseudomallei)感染の環境要因
 本来自然界(土壌や水)に生息する細菌であるが、条件が適するとヒトに感染を起こし、時には重い病気を引き起こす病原微生物で、その例としては破傷風菌レジオネラ菌類鼻疽菌などがあります。
 そのうち類鼻疽菌感染症は、特に水田耕作に従事する農夫などに集中する点で、農林水産業における環境微生物と病原微生物の接点の代表的な例と言えるものです。この類鼻疽菌による感染症は、東南アジアの風土病の1種であって、日本では輸入感染症としてのみ知られています。
 
1) 類鼻疽菌とはどういう微生物か
 1912年にビルマ(現在のミヤンマー)のラングーンにいた英国人医師Whitmoreらが、馬の鼻中隔に潰瘍をつくる鼻疽菌と非常に性状の似た菌を敗血症患者から分離し,類鼻疽菌(Bacillus pseudomallei)と命名しました。菌の命名がその後に変更となり、BacillusからPseudomonasを経て、現在はBurkholderia pseudomalleiになりました。
 類鼻疽とは、類鼻疽菌の感染を原因とする人獣共通感染症であり、日本では家畜伝染病予防法において届出伝染病に指定されている。感染の可能性のある動物は、牛、、シカ、馬、めん羊、山羊、豚、イノシシなどです。
 類鼻疽菌は、グラム陰性の好気性桿菌で3本以上の鞭毛を持つ糖非発酵性である土壌菌の一種です。汚染された土壌や水からの経気道的あるいは経口的に感染が成立するようです。主として齧歯類の感染症ですが、しばしばヒトを含む種々の動物に感染します。多くの動物では急性例では発熱、食欲不振などを呈し、慢性例では食欲不振、元気消失が見られます。豚では不顕性感染を示す。ワクチンは存在せず、感染した家畜は治療を行わずに殺処分することが最善とされています。治療にはミノサイクリンやピペラシリンなどが有効です。
 
2) 感染と疾患(類鼻疽症:Melioidosis)
 類鼻疽菌は、土壌生息菌で、ヒトでの侵入門戸は主に経皮的または経気道的です。その概要を次の表にまとめて示しました。
 
類鼻疽症の概要
項   目 備         考
病原菌 類鼻疽菌(Burkholderia pseudomallei):細胞内寄生性菌
菌の所在 自然界(土壌や水)
感染経路
 
汚染された環境から経皮的、経気道的に起こる(ヒトからヒトへの感染は無い、糖尿病患者に多い)
疫  学
 
東南アジアや北オーストラリアの風土病、雨季に多く、農夫などが田んぼで感染する
臨床スペクトル
 
多彩(急性敗血症型、亜急性チフス型、慢性結核型、再発型、潜在感染型)
菌の臓器親和性 ほとんど全ての臓器に広範に(全身感染と局所感染)
病  巣 多様(炎症、膿瘍、肉芽腫、結節、石灰化、空洞化)
 
 
3) 類鼻疽症の地理的分布と環境要因
 上の表にあるように、この類鼻疽症は、東南アジアや北オーストラリアで流行している風土病です。これらの地域は、熱帯地域であり、かつモンスーン地帯でもあります。 これらの地域以外でも患者の発生が報告されていますが、それはインドシナ戦争でフランスの兵士が、またベトナム戦争でアメリカの兵士が、東南アジアで感染したものであるとされています。これらの場合、比較的長い潜伏期の後、突然発症し、致死率も高いことなどから、アメリカなどでは「ベトナムの時限爆弾(Viet Nam’s Time Bomb)と呼んで恐れられていました。
 この類鼻疽症の患者発生には、次の様な特異な環境要因が知られています。
(1) 農夫に多い
 菌に汚染された土壌や水との接触、土壌の吸入が主な感染経路ですが、通常健常人が感染することは少ないとされています。タイなどでは、雨季になり田んぼなどに水が供給されると乾季には土壌の乾燥により休眠状態であった類鼻疽菌が増殖を始めるようです。タイの米作地帯では農夫が稲作のために田んぼに入り、そこで創傷感染する場合が多いとされています。日本人での感染者は非常に少ないが、特徴的なことは全て糖尿病を基礎疾患として持っていることです。
 
(2) 発育のpH
 ヒトの病原微生物の多くは、至適な増殖pHが7.0〜7.4の中性から弱アルカリであり、強酸性や強アルカリ性の環境は余り適しません。しかし、類鼻疽菌の場合は、本来の環境微生物としての特徴を強く残しており、発育可能なpH域が広く、pH4.5から増殖可能であるとされています。
 流行地であるタイ東北部の稲作地区の土壌のpHは4.1〜6.5で、平均pHが5.57と類鼻疽菌にとって好ましい環境であり、他の環境微生物の生存よりは優位に立っていることが示唆されています。また、細胞内寄生性でもある類鼻疽菌は、食細胞に貪食されても、食細胞内の食胞内で生存し、増殖できるのです。その理由の一つとして、食胞内のpHが5.0前後であることも重要なことです。
 
(3) 酸素が必須
 類鼻疽菌は、以前に緑膿菌と同じPseudomonas属に分類されていました。この属の特徴は、腸内細菌科Enterobacteriaceaeとは異なり、糖を嫌気的に分解(発酵)出来ない偏性好気性であり、増殖には酸素の存在が必須です。
 この類鼻疽菌が存在している地域は、稲作地帯で定期的に耕作のために農夫たちは田を耕して、土壌を攪拌し通気性の良い環境を作っている為に増殖には好都合のようです。これらの要因があいまって、本来の環境微生物であったものが病原微生物としても認識されるようになったものと考えられています。
 
 
2.農林水産業における腸炎菌の例:
腸炎菌(Salmonella Enteritidis)による食品汚染と環境への排出
 近年、世界的に増加傾向の著しいサルモネラ菌感染症に注目が集まっています。日本でもサルモネラ菌感染症は増加傾向にあります。特に食中毒の原因菌としては、一時腸管出血性大腸菌(Enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7)に抜かれたことがありましたが、腸炎ビブリオと並び常に食中毒原因微生物のトップに君臨しています。
 厚生労働省の食中毒統計によると、1999年は食中毒発生件数総計で2602件でしたが、そのうちサルモネラ菌が原因とされたものは825件で全体の3分の1を占めていました。ちなみに腸炎ビブリオは、約4分の1の667件で第二位でした。
 
 サルモネラ菌は、血清学的にKauffmann-Whiteの分類で2,500種以上に分類されていますが、食中毒の原因菌としては腸炎菌(Salmonella Enteritidis)が最も多く、次にネズミチフス菌(S. Typhimurium)が続いています。変わったところでは、1999年に加工イカを介して食中毒を引き起こしたサルモネラ・オラニエンブルグ(S. Oranienburg)が新しい記憶にあります。
 
 サルモネラ菌は、腸内細菌科に属する通性嫌気性菌ですが、類鼻疽菌と同じく細胞内寄生性菌でもあります。サルモネラ菌による食中毒は、飲食物を介しての経口感染が多く、主にヒトに胃腸炎を起こします。致死率は非常に低いが、4年前には東京都内の男子高校生が亡くなった例もあります。
 サルモネラ菌による食中毒で、特に増加しているのは腸炎菌による食中毒で、その原因食品も下表にあるように多岐にわたります。
 
 腸炎菌による135件の食中毒の主要な原因食品
原 因 食 品 事件数(患者数) 原 因 食 品 事件数(患者数)
卵料理(生)
マヨネーズ
洋 菓 子
アイスクリーム
卵 納 豆
と ろ ろ

卵料理(加熱)
卵 焼 き
錦 糸 玉 子
オ ム レ ツ
だ し 巻
卵 と じ
 

7( 756)
15( 230)
5( 838)
7( 354)
7( 285)


5(1,942)
4( 393)
7( 175)
6( 208)
4( 117)
 
卵料理(加熱複合)
魚介類の煮物
焼物・揚げ物
サンドイッチ
調 理 パ ン
そ   ば

卵入 り 丼
サラダ・他
鳥肉(加熱など)
その他
寿司
野菜(炒め物)
ホワイトチョコレート

18(1、211)

4( 328)
3( 159)
2( 603)

9(1,974)
4(2,542)
4( 205)

7( 589)
7( 457)
1( 206)
* 1989年から1996年までの統計
 
 この表から解るように、135件中115件(83%)が鶏卵、あるいは鶏卵を用いた調理食品です。また学校給食などの大量調理施設では、鶏卵を処理した後の調理器具の洗浄・消毒が不十分なため、同じ調理器具を用いた食材による二次汚染が疑われる事例も多くありました。
 
 
1)腸炎菌による食中毒の特徴
(1) 大量な菌:
 サルモネラ菌による食中毒は、一度に大量の菌を摂取することにより発症するといわれています。実験では大体10万〜100万個と言われていますが、実際にはもっと少なくても感染が起こることが報告されています。
 腸管出血性大腸菌O157:H7は、酸に抵抗性ですが、胃においてほとんどが死滅するが一部生き残った菌が胃から十二指腸に到達し、そこで爆発的に増殖して発症すると云われています。そのため腸管出血性大腸菌O157:H7による食中毒は、100個以下の菌量で感染が成立する事から考えると、それでも多くの菌量が必要と考えられています。
 
(2) 鶏卵内部汚染:
 サルモネラ菌による鶏卵の汚染は、鶏卵の表面からのサルモネラ菌の侵入と卵形成時に体内内部での汚染などが考えられています。ニワトリのヒナの生産は、主に経済的な理由から、現在日本ではごく一部の地鳥を除いて殆ど行われていません。ヒナの大部分はアメリカで大量に生産され、それが輸入されて来ています。
 アメリカの鶏卵の腸炎菌による汚染は、1980年代後半から社会的に問題となり、大規模な研究が行われました。その結果、腸炎菌による鶏卵の汚染は、産卵時に産卵鶏で腸炎菌に汚染された糞便で卵殻の表面が汚染され、更にその腸炎菌が卵殻から内部に侵入することが確認されました。
 しかしながら、鶏卵の卵白には抗菌活性のあるリゾチ―ムを大量に含まれるため、例え、卵殻を介して腸炎菌が卵白部に侵入したとしてもリゾチ―ムにより腸炎菌は死滅するはずです。卵黄には抗菌活性のあるリゾチ―ムが存在ないため、腸炎菌による汚染は卵黄にあると推測されています。
 アメリカでの研究結果は、我々を震撼させた。それは、腸炎菌を持つ産卵鶏の糞便で、卵殻が汚染されても余り問題にはならないが、卵形成の段階で卵内に腸炎菌が侵入すると考えられることでありました。いわゆるニワトリにおける垂直感染が起こっていたのです。垂直感染で排卵する前に腸炎菌が卵黄や卵白に侵入しているならば、いくら鶏卵の表面に付着している糞便を洗い落としても、腸炎菌による食中毒を防ぐことは出来ないようです。
 
(3) 環境での鶏卵のサルモネラ菌による汚染:
 今日では、腸炎菌で汚染された環境から産卵鶏が汚染される経路のある事が確認されています。即ち、環境由来の感染源として
 a)汚染鶏舎(床、壁、天井、換気装置、敷料、土など)からの感染
 b)汚染養鶏器具を介しての感染
 c)塵埃による空気感染
 d)飲み水からの感染
 e)動物(野生動物、特にネズミ)による環境の汚染
 f)昆虫類(ハエ、ゴキブリなど)による環境汚染
 g)ヒト(手指、着衣、履物、あるいは保菌者の排泄物など)を介しての汚染などが考えられています。
 
 サルモネラ菌による環境汚染は、何時、どのようにして起こり、どのように環境内で循環しているのかは良く判りません。しかし、元々環境中には、非常に多くの種類のサルモネラ菌が生息していることだけは確かのようです。この腸炎菌による環境汚染、鶏卵汚染、ヒトの食中毒のつながりを考えることは、環境微生物と病原微生物の関係を考えることにも直結するのです。
 
 
おわりに
 いま宮崎県を中心に家畜の国際伝染病に指定されている口蹄疫が大流行しています。日本政府および担当閣僚の無知により初期対応の遅れが取り返しのつかない大規模感染を引き起こしてしまいました。政府は感染拡大が止まらないので、1千億円の特別予算を計上し、被害を受けている酪農家に対して全額補償すると公表しています。私個人の推測では、1千億円の予算額ではまったく不足で、多分その10倍の一兆円ほどの金額が必要ではないかと思われます。
 いまいま急に発生した問題ではないのですが、サルモネラ菌による鶏卵の汚染が原因で、鶏卵によるサルモネラ食中毒が多発しています。リゾチームと呼ばれる抗菌物質が鶏卵の卵白部に大量に含まれ、鶏卵を外側から細菌感染から守っています。ところが鶏卵による食中毒が止まらないので、その原因を調査した研究の成果が公表されています。驚いたことにニワトリにおける親鳥から鶏卵への垂直感染が起こっていたのです。鶏卵がニワトリ体内で形成される(黄身と卵白が卵殻で包まれる)ときに、汚染菌が鶏卵内に取り込まれているのです。
 これは人間がもつ力よりはるかに想定外のことで、汚染菌の方が人間の知恵より上をいっていたことになります。このことはエイズの原因ウイルスが免疫の司令塔であるリンパ細胞を宿主として増殖し、宿主に免疫不全を引き起こしているのとまったく似た現象と考えられます。これを「微生物の常識は人間の不常識」と私は日頃から云っています。
 
 人間は食中毒のサルモネラ菌やエイズのHIVに負けるわけにはいかないのです。このような現状を広く一般の人達にも知って貰いたいために本文を書いてみました。読者の皆様にとって少しでもお役に立てたならば幸いに思います。
 
 
平成22年4月10日
 
著作者 滝 龍雄(たつお)
北里大学大学院
環境微生物学専攻
准教授
 

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