微生物学概論 A. 微生物学の基本 d. 細菌の代謝 e. 細菌の増殖 ⑥細菌の主要な代謝経路を産物を列挙する。 ⑦呼吸と発酵の違いを説明する。 ⑧細菌の増殖曲線を説明する。 B. 感染症学 a. 微生物と宿主の関係 b. 宿主の防御因子 ①微生物と宿主の関係を列挙する。 ②共生、偏共生、寄生の違いを説明する。 ③感染と発症の違いを説明する。 ④微生物の感染に対する宿主の防御因子を説明する。
微生物の基本
細菌はどうやって
運動エネルギーを得るか
細菌だけでなく、全ての生物の生命現象は利用可能 な運動エネルギー（ATP）を蓄積し、これを利用する ことの繰り返しで行われる。 ●独立栄養菌；無機物質（H+, H 2S, Fe2+, NH3+）を利用し てATPをつくる。 ●従属栄養菌；有機物質（糖、脂肪酸、アミノ酸）を 利用してATPをつくる。 ⇒ ヒトや動物に関わる常在菌と病原菌細菌が必要とする栄養素
●炭素化合物；糖、糖の中間代謝産物（乳酸、 ピルビン酸、マロン酸など ●窒素化合物；アミノ酸など ●無機塩類；Ca2+, Mg2+, Na+, Fe2+ ●ビタミン；ビタミンB1,ビタミンB2,ビタミンB6, ビタミンK(メナジオン）、ビオチン、ヘミン、 葉酸、ニコチン酸アミド、ニコチン酸アミド ヌクオレチド（NAD）細菌の発育に
必要な条件１
1）酸 素 ●好気性；酸素がないと発育できない ●通性嫌気性；酸素があってもなくて も発育できる ●嫌気性；酸素があると発育できない この他、微好気性、酸素耐性、CO2 要求性細菌の発育に
必要な条件２
2）pHと塩濃度 ●pH；一般的に至適pHは中性から弱アルカリ性 （ pH7.4付近） ただし、乳酸桿菌；酸性を好む コレラ菌；ややアルカリ性を好む ●塩濃度；通常は塩濃度は浸透圧を等張にするために加 える。 例外的に腸炎ビブリオなど海水と同程度の塩濃度を好 むものあるいはブドウ球菌や腸球菌のように塩濃度に 耐性があるものも存在する。細菌の発育に
必要な条件３
3）温度 ヒトや哺乳動物に常在する/病原性のある細菌の至適温 度は37℃付近 ただし、高温や低温で発育可能な細菌も存在する。 ４）酸化還元電位 pH７の酸化還元電位を標準にして値が小さいほど酸素 が少ない状態。したがって、嫌気性菌は酸化還元電位 が低い状態を要求し、-200mV以下で増殖可能となる。細菌の増殖
必要な栄養源と発育に適した条件が整う と細菌は発育／増殖する。 培地；人工的に増殖させるため、目的と する細菌に必要な栄養源を全て含む。 実際の培養には目的とする細菌の求める 条件を見たさねばならない。細菌の発育（増殖）曲線
菌 数 ； 対 数 時間 誘導期 対数増殖期 定常期 死滅期 生菌数 濁度 *定常期の菌数；およそ109／ml世代時間
１個の細菌が２個になるのに要する時間
●発育の早い菌（大腸菌）；15〜20分
細菌の代謝
代謝とは全ての生物が生きるために行う化 学反応のことを指す。
●生体成分の生合成の過程（同化＝合成）
エネルギーの産生
酸化・還元反応によって作られ、作ら れたエネルギーはアデノシン３リン酸 （ATP）として蓄えられる。 糖からのエネルギー産生の経路を例に とると、 まず解糖系（エムデン・マイヤーホー フ回路）でピルビン酸までつくられる。 この後・・・・解糖系のあとひきつづき
●発酵；酸素のない嫌気的環境で酸化 する方法＝放出された電子と水素に よって有機物が還元される。 ●呼吸；有機物の酸化によって放出さ れた電子と水素は無機分子（酸素） に渡される。発 酵
細菌によってバラエティに富んだ発酵 経路がある ●アルコール発酵 ●乳酸発酵 ●酢酸発酵 ●コハク酸発酵 など呼 吸
呼吸には ●前半；TCA（クレブス、クエン酸）回路 ●後半；電子伝達系 最終代謝産物は炭酸ガス（CO2）と水に なり、発酵のようなバラエティはない。発酵より呼吸の方が効率が良い
エネルギー産生効率は発酵より呼吸 の方が良い。 ブドウ糖１分子から作られるATP分子 呼吸；36分子 発酵；2分子 *通性嫌気性菌の中には状況に応じて 呼吸と発酵を使い分けることができ るものがいる。微生物とヒトとの関係は？
微生物と宿主との関係
●
共生関係
●
偏共生関係
●
寄生関係
常在微生物
病原微生物／病原体
常在微生物と宿主との関係
●
共生関係
●
偏共生関係
原則としてヒトに有利に働くが
しかし、例外もある！
→
日和見感染
感染症の成立
ヒト
宿 主
微生物
寄生体
寄生体側；病原性、ビルレンス、毒力、菌力 宿主側；生体防御力、免疫力感染と発症の違い
●感染；微生物が宿主に付着し、その場 に定着、増殖した状態 *感染と汚染との違いは？ ●発症（発病）；感染後に宿主に病的な 変化や不都合が生じた状態 *不顕性感染とは？感染が発症に至る経緯
病 原 体 侵 入 経 路 発 症 治 癒 潜伏期 感染経路 感染の成立 不 顕 性 感 染 健 康 保 菌 者 *治療 *免疫 *症状 *排菌 慢 性 化 死 亡 病 後 保 菌 者感染と発症に関わる因子；
宿主側
●
感受性；年齢、性、種（人種）
●
生体防御力
＊
非特異的 : 自然免疫；生まれつき
持っているもの
＊特異的：獲得免疫；生後、罹患し
た感染症やワクチン接種などで獲得し
たもの
宿主の生体防御力
ヒトを含めた全ての多細胞生物はもとも と微生物が存在する環境に生まれた その過程で自分自身（自己）を守る システムを作りあげた ２年生後期；基礎免疫学 ４年生前期；生体防御の仕組み第１のバリア
非特異的感染防御機構；
●体表および体腔表面のバリア ＊皮膚組織／粘膜上皮の物理的バリア ＊涙、尿、唾液などの洗い流し作用 ＊気道粘膜の繊毛による排除作用 ＊常在微生物叢による排除作用第２のバリア
非特異的感染防御機構；
●
自然免疫
＊細胞性因子；食細胞（好中球とマク
ロファージ）
＊液性因子；体液中の抗菌／殺菌物質
自然免疫の細胞因子
●おもに外来から侵入した異物に対応す るのが食細胞 ＊白血球；好中球、好酸球、好塩基球 ＊マクロファージ ●内部で異物化した細胞に対応する； ＊ナチュラルキラー（NK）細胞 ＊γ θ T細胞食細胞
リゾチーム ラクトフェリ ン ディフェンシ ン食細胞に存在する特別な
異物認識機構
Toll様受容体（Toll-like receptor：TLR）は食細 胞表面にある受容体の役目をもつタンパクで、 種々の病原体を感知して自然免疫を作動させ る機能がある。TLRが認識するのは病原体に存 在し、しかも病原体に特異的な（宿主にはな い）パターン、例えば、ぺぷチドグリカン、 LPS、リポタンパク、、鞭毛（フラジェリン）、 ウイルスRNA/DNAなどを認識する。 ＊もともとToll遺伝子はショウジョウバエの背腹軸の決定に必要な 遺伝子として見いだされた。ショウジョウバエではこの役目だけ でなく真菌感染に対する免疫として重要な働きをもつ。自然免疫の液性因子
●
体液中の抗菌／殺菌物質
＊補体
＊リゾチーム
＊ラクトフェリン／トランスフェリン
＊ディフェンシン
下線は唾液中の抗菌物質補体; complement
血清中に存在する９種（C1~C9）と １１成分、合計２０種類のタンパク ●特異的、非特異的の両面から生体防御 に関わる。 ●病原体などを殺したり、炎症反応を起 こす。第３のバリア
特異的感染防御機構；
獲得免疫
非特異的感染防御機構を突破し、侵入し てきた微生物に対して、それを特異的 に認識し、排除するシステム●
細胞性免疫
●
（体）液性免疫
獲得免疫に関わる細胞性／液性因子
●細胞性因子； ・樹状細胞／マクロファージ ・リンパ球（T細胞、B細胞） ●液性因子； ・抗 体 ・サイトカイン細胞性免疫
T細胞が中心となる免疫反応
ターゲット；寄生虫、真菌、ウイルス感染細胞、 結核菌などの細胞寄生性細菌、移植片 ・比較的大きな微生物 ・異物化した宿主の細胞 ・細胞内寄生性細菌（結核菌、チフス 菌、リステリア菌）（体）液性免疫
抗原に対応して産生された抗体が中心と なって起こる免疫反応 ターゲット；細菌毒素や酵素、細胞外寄生細菌（結核 菌、チフス菌、リステリア菌以外のほとんど全ての 細菌） ・低分子可溶性抗原 ・細胞外寄生細菌抗体＝免疫グロブリン
●IgA；体液（唾液、乳中、涙など）に多い。 ●IgE；花粉症などのアレルギーに関係する。 ●IgD；働きが明確でない。 ●IgG；血清中にもっとも多く生体防御の中心 となる。 ●IgM；感染初期に産生され、一部の活性は IgGより高い。プレ／ポストテスト；4/15/15 正しいのはa、誤っているのはbにマークしてください。 1 通性嫌気性菌は酸素があると発育できない。 2 細菌の増殖曲線は誘導期→対数期→定常期→死滅期の順である。 3 世代時間とは1個の細菌が2個になるのに要する時間である。 4 発育の早い細菌が1個から2個になるのにおよそ24時間かかる。 5 呼吸の最終代謝産物はアルコールである。 6 発酵より呼吸の方がエネルギ−産生効率が良い、 7 ヒトと常在微生物の関係は共生関係である。 8 原則として常在微生物は感染症を起こさない。 9 感染とは微生物によって病的な変化が起こった状態を指す。 10 不顕性感染したヒトから他のヒトへ感染は起こらない。 11 健康な皮膚や粘膜は感染防御のバリヤーになりうる。 12 食細胞は自然免疫の細胞性因子である。 13 食細胞には特別な異物認識機構が存在する。 14 補体は獲得免疫にのみ関係する液性因子である。 15免疫グロブリンには５つのクラス（５種類）がある。
