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微生物が引き起こす感染症|その流行メカニズムと対策に迫る

健康?医療
野村 陽恵

近年、欧冠联赛投注_欧冠盘口-中国足彩网合作伙伴感染症(COVID-19)やインフルエンザなどのウイルス性の感染症や、マイコプラズマ肺炎や梅毒などの細菌性の感染症など、特に感染症の恐ろしさが注目されています。

感染症は目に見えない微生物によって引き起こされるため、そのメカニズムを正確に理解できていないという方も多いのではないでしょうか。

本記事では、微生物がどのようにして感染症を引き起こすのか、感染症が広がる仕組みや、どのような対策が求められるのかについて詳しく解説していきます。

感染症とは何か?

はじめに、「感染症とは何か」について基本的な内容をわかりやすくご紹介するとともに、誤解しがちなウイルス、細菌、真菌の違いについて見ていきましょう。

感染症の定義

感染症とは、ウイルスや細菌、真菌、寄生虫(原虫や蠕虫)などの病原体が体内に侵入し、それが増殖することによって起こる病気のことです。

病原体の種類や個人の体質によっては、体に大きな影響を及ぼす可能性があります。

また、感染しても必ずしも症状が現れるわけではなく、場合によっては自覚症状を伴わないこともあります。

症状がある場合を「顕性感染」、症状がない場合を「不顕性感染」と呼びます。

ウイルス、細菌、真菌の違い

感染症の原因となる病原体の中でも、一般的なのがウイルス、細菌、真菌です。この3つは混同されがちですが、それぞれ性質や治療薬が大きく異なります。

ウイルス細菌真菌(カビ)
分類生物ではない(無生物)原核生物真核生物
大きさ約20?300 nm(細菌の大きさの1/10?1/100程度)約1?10 μm約5?40 μm(細菌よりやや大きい)
増殖のメカニズム宿主細胞内でのみ増殖(自己増殖は不可能)自己増殖が可能自己増殖が可能
感染症の具体例インフルエンザ、COVID-19、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)感染症、帯状疱疹、麻疹、肝炎、ノロウイルス感染症 など細菌性肺炎、結核、カンピロバクター腸炎、膀胱炎、腎盂腎炎、梅毒、クラミジア感染症 など白癬(通称:水虫)、カンジダ症、アスペルギルス症、クリプトコッカス症 など
治療薬抗ウイルス薬抗菌薬抗真菌薬

ウイルスは、遺伝情報を持つ核酸(DNAまたはRNA)とそれを包むタンパク質の殻から構成されており、「代謝能、自己増殖能」をもたないため生物には含まれません。

そのため、「伝染性の核酸」とも呼ばれています。

細菌は、ウイルスのように小さいながらも代謝能と自己増殖能をもつことから、生物に分類されます。

また、真菌は細菌よりも複雑な細胞構造をもっており、この中では一番ヒトの細胞に近い生物です。

なお、ウイルスや細菌、真菌などの目に見えない小さな生物または感染体を総称して「微生物」と呼んでいます。

関連記事:生体機能とは?加齢によってどう変化する?応用方法も解説

感染症と微生物の関係

なぜ、ウイルスや細菌、真菌といった微生物が体内に入り込むことで感染症が起こるのでしょうか?

その仕組みや、感染症と微生物に関する研究についても簡単にご紹介します。

微生物が感染症を引き起こすメカニズム

微生物によって感染症が起こる基本的なメカニズムは以下の通りです。

体内への侵入

微生物の体内への侵入経路はさまざまで、主に飛沫感染や空気感染(飛沫が乾燥してできた小さな粒子を吸い込むもの)、接触感染、蚊などの節足動物を介する感染、母子感染などがあります。

たとえば、インフルエンザウイルスやコロナウイルスは主に飛沫感染や接触感染で広がりますが、空気感染のリスクは低いとされています。

一方で、結核菌(細菌)やアスペルギルス属真菌、麻疹ウイルスは、空気感染が主な感染経路です。

このように、微生物の種類によっても感染経路は大きく異なります。

体内への付着?定着

微生物が体内に侵入すると、標的となる細胞に付着?定着します。専門的には、微生物が定着した段階で「感染が成立」とされます。

微生物は、特定の器官や組織に侵入?定着する性質があり、これが「特異性」と呼ばれるものです。

たとえば、インフルエンザウイルスは鼻や喉などの呼吸器粘膜に、結核菌は肺の中にある肺胞に定着しやすい特性を持っています。

増殖

定着した微生物は、時間をかけて体内で増殖していきます。

ウイルスは宿主の細胞内に入り込み、宿主の機能を使って爆発的に複製されます。

それに対して、細菌や真菌は体液や組織内、細胞内で自己増殖していきます。

毒素の産生

一部の微生物(主に細菌)は増殖する際に毒素を作り出し、これが原因となって体内の細胞や組織を傷つけます。

たとえば、ボツリヌス菌が作るボツリヌス毒素による乳児ボツリヌス症や、コレラ菌が作るコレラ毒素、腸管出血性大腸菌(大腸菌O157など)が作る志賀毒素による下痢症などが知られています。

免疫反応と症状の発生

微生物が体内に入ると、これに対抗するためにヒト体内の免疫システムが活性化し、発熱や咳、鼻水、下痢といった症状が出ることがあります。

また、これらの症状は微生物が細胞や組織を直接傷つけることによっても引き起こされます。

微生物研究が感染症対策に果たす役割

微生物の研究は、感染症対策の土台として欠かせないものです。具体的にどのように役立っているのか、見ていきましょう。

微生物の特徴を知ることは感染症予防につながる

微生物は、それぞれ異なる細胞構造や感染の仕方、増殖の仕組みをもっています。

そのため、最適な感染予防策を考えるには、微生物の特性を知ることが大切です。

たとえば、COVID-19対策では一般的にアルコール消毒剤が使用されていますが、ウイルス性食中毒の原因として有名なノロウイルスは、アルコール消毒剤に抵抗性を示します。

これは、ウイルスの構造の違い(エンベロープという膜構造をもつか、もたないか)によるものであり、ノロウイルスには塩素系消毒剤が有効です。

また、細菌や真菌も種類によって効果的な消毒剤が異なるため、微生物の特性を理解することが、正しい予防策を講じるために重要なのです。

感染症の正確な診断と有効な治療法の確立

感染症が疑われる場合、原因となっている微生物を特定しなければ、効果的な薬や治療法を選ぶことはできません。そのため、原因微生物を素早く正確に判定できる診断キットの開発が重要です。

また、薬は微生物特有の代謝系などを標的にして作用するため、抗菌薬は細菌にのみ、抗ウイルス薬はウイルスにのみ、抗真菌薬は真菌にのみ効果を示します。そのため、正確な診断が不可欠です。

たとえば、近年患者数が増えているマイコプラズマ肺炎は、ほとんどの細菌がもっている細胞壁をもたない少し変わった細菌が原因です。

そのため、ペニシリンのような細胞壁の合成を阻害する抗菌薬は効果を示さず、治療にはタンパク質の合成を阻害する抗菌薬が使われます。

さらに、薬を過剰に使ったり、用法を守らないなど誤った使い方をすると、薬に対して耐性を示す微生物(薬剤耐性微生物)が現れ、治療が難しくなるという問題もあります。

こうした課題を克服するために、微生物研究を通じた新しい治療法の開発が欠かせません。

新たな治療薬の開発

微生物がどのように感染し、増殖するのかを理解しなければ、新たな治療薬の開発は困難です。

現在、未知の感染症に加え、既存の薬が効かない薬剤耐性微生物による感染症も大きな課題となっています。

たとえば、抗インフルエンザウイルス薬として知られるオセルタミビル(商品名:タミフル)に耐性をもつインフルエンザウイルスの存在が報告されています。

また、ほとんどの薬に対して耐性を示す結核菌(MDR-TB)や緑膿菌(MDRP)、黄色ブドウ球菌(MRSA)なども問題となっています。

さらに、これらの耐性微生物の生息範囲の拡大が大きな脅威となっており、新たな薬の開発が強く求められる状況にあります。

世界保健機関(WHO)は、対策の優先度が高い耐性菌のリストを公表し、早急に対応が必要であることを訴えています。

適切な対策が取られない場合、2050年には耐性菌による死者数が急激に増加する可能性が懸念されます。

今後さらに薬剤耐性微生物の増加や、グローバル化による未知の感染症の出現が予想されることから、微生物研究は有効な新薬開発の鍵となっています。

感染症の種類

感染症は、原因となる微生物の種類によって分類されます。それぞれの感染症の特徴や具体例をご紹介します。

細菌感染症

細菌が原因となる感染症を細菌感染症と呼びます。

疾患名原因となる微生物主な症状
肺炎肺炎球菌、マイコプラズマ、インフルエンザ菌、クラミドフィラ菌、レジオネラ菌咳、痰、呼吸困難、発熱
結核結核菌咳、血痰、発熱、体重減少
細菌性胃腸炎サルモネラ菌、病原性大腸菌、赤痢菌、コレラ菌、カンピロバクター属菌腹痛、下痢、嘔吐、発熱
淋病淋菌排尿時の痛み、尿道や性器からの膿
梅毒梅毒トレポネーマ外陰部を中心とした潰瘍、発疹、腫瘤
溶連菌感染症溶血性連鎖球菌急性咽頭炎、紅斑熱、膿痂疹

ウイルス感染症

ウイルスが原因となる感染症をウイルス感染症と呼びます。

疾患名原因となる微生物主な症状
インフルエンザインフルエンザウイルス発熱、筋肉痛、咳、倦怠感
COVID-19SARS-CoV-2(欧冠联赛投注_欧冠盘口-中国足彩网合作伙伴)発熱、咳、息切れ、嗅覚?味覚障害
ヒト免疫不全ウイルス(HIV)感染症ヒト免疫不全ウイルス(HIV)発熱、頭痛、免疫機能低下に伴う種々感染症症状
麻疹麻疹ウイルス発疹、発熱、咳、結膜炎
肝炎肝炎ウイルス黄疸、倦怠感
ウイルス性胃腸炎ノロウイルス、ロタウイルス、アデノウイルス嘔気?嘔吐、下痢、腹痛
帯状疱疹水痘?帯状疱疹ウイルス水痘の様な発疹、紅斑、神経痛

真菌感染症

真菌とは一般的にカビと呼ばれている微生物であり、これを原因とする感染症を真菌感染症と呼びます。

疾患名原因となる微生物主な症状
カンジダ症カンジダ属真菌口内炎、性器のかゆみ
白癬(水虫)白癬菌皮膚のかゆみ、赤み
肺アスペルギルス症アスペルギルス属真菌咳、痰、赤痰、喘鳴、胸痛
肺クリプトコックス症クリプトコックス属真菌咳嗽、発熱、髄膜炎

寄生虫感染症

原虫や蠕虫を原因とする感染症を寄生虫感染症と呼びます。

疾患名原因となる微生物主な症状
マラリアマラリア原虫発熱、貧血、寒気
トキソプラズマ症トキソプラズマ原虫リンパ節の腫れ、筋肉痛、胎児感染
赤痢アメーバ症赤痢アメーバ(原虫)下痢、粘血便、腹痛
回虫症回虫(蠕虫)腹痛、吐き気
エキノコックス症エキノコックス条虫(蠕虫)肝臓に嚢胞形成、腹痛
アニサキス症アニサキス(蠕虫)激しい腹痛

感染症が流行する仕組み

感染症の流行は、さまざまな要因が複雑に絡み合うことで発生します。特に大きな要因となるのが社会的?環境的?生物学的な要因です。

社会的要因

人口密集地である都市部では、人との接触が増えるため感染症が拡大しやすい環境が生まれます。

また、近年の交通網の発達やグローバル化により特定地域の感染症(風土病)が他の地域にも持ち込まれ、短期間で世界的に広がるケースが増えています。

歴史的に見ても、大航海時代にヨーロッパから痘瘡ウイルスや麻疹ウイルスなどがアメリカ大陸に持ち込まれ、先住民の人口が劇的に減少する事態となりました。

産業革命以降、コレラ症のパンデミックが何度も起こり、その影響は現在でも続いています。

COVID-19のパンデミックも、こうした社会的要因が密接に関係した代表的な例といえるでしょう。

環境要因

地球温暖化や生態系の変化といった環境要因は、一見感染症とは無関係に思えるかもしれません。しかし、実際には感染症拡大の大きな要因です。

たとえば、蚊により媒介されるマラリアやデング熱といった感染症は、熱帯?亜熱帯地域特有の感染症でした。

近年、地球温暖化の影響によりこれらの病原体を運ぶ蚊の生息域が拡大(北上?南下)し、これに伴い感染症の流行地域も広がっています。

また、森林伐採や都市開発によって野生動物とヒトの接触機会が増加することにより、エキノコックス症などの動物由来の感染症がヒトに伝播するリスクも高まっています。

微生物の適応と変化

ウイルスや細菌は、ヒトの細胞と比べて遺伝子の変異が起こりやすく、短期間で高い感染力や強い毒性といった新たな性質を獲得することがあります。

こうした新たな性質を持つ微生物に対してヒトは抗体をもっていないため、免疫的に無防備な状態となり、感染が急速かつ爆発的に拡大するリスクが高まります。

公衆衛生上の要因

社会的要因とも関連しますが、公衆衛生上の問題も感染拡大を引き起こす要因です。

たとえば、予防接種は感染症を防ぐための効果的な手段ですが、接種率が低下すると集団免疫が失われ、感染症の流行が起こりやすくなります。

また、人口減少や医療資源の偏りにより医療インフラが不足している地域では、感染症の早期発見や適切な治療が難しくなるため、流行が拡大するリスクが高まります。

関連記事:健康食品の定義とは|選ぶ際の目印や注意すべきポイントについて

感染症の対策方法

感染症のリスクを少しでも軽減するためには、正しい予防法と適切な対処が重要です。特に押さえておきたいポイントは以下の3点です。

感染予防対策

感染経路に応じて適切な対策を取ることが大切です。

たとえば、インフルエンザやCOVID-19など接触や飛沫により感染が広がる場合には、手洗いや手指消毒、マスクの着用、人混みを避けるといった対策が有効とされています。

また、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)感染症やB型肝炎のように血液や体液を通じて感染する場合には、血液に触れない、血液がついたときはすぐに拭き取る、また性行為の際にはコンドームを使うことで感染リスクを減らすことができます。

さらに、免疫力を高めるために、バランスの取れた食事と十分な睡眠を意識することも重要です。

こうしたシンプルな対策を日常的に行うことも、感染症のリスクを大きく減らすことができるポイントです。

ワクチン接種

上記の基本的な予防策に加えて、ワクチン接種も感染症対策において非常に重要な役割を果たします。

そもそもワクチンとは、特定の感染症に対する免疫を前もって獲得することで、感染するリスクや重症化するリスクを大きく減らすためのものです。

また、多くの人がワクチンを摂取することで集団免疫ができ、感染症拡大防止にもつながります。

現在では、多くのワクチンが開発され、命を守る役割を果たしています。

分類特徴感染症
生ワクチン生きた微生物を弱毒化したもの
基本的に1回の接種で十分な免疫を獲得
麻疹、風疹、結核菌、おたふく風邪 など
不活化ワクチン微生物の病原性を無くしたもの
複数回の接種が必要
インフルエンザ、ポリオ、日本脳炎、B型肝炎、コレラ、肺炎球菌感染症 など
トキソイド細菌の産生する毒素を免疫原性を残したまま無毒化したもの破傷風、ジフテリア など
mRNAワクチンウイルスを構成するタンパク質の遺伝情報を利用したもの
決められた回数の接種や追加接種が必要
COVID-19

感染症にかかった場合の対処法

感染症にかかった場合や感染症が疑われる症状がでた場合は、早めに医療機関を受診し、適切な検査と治療を受けることが大切です。

また、自宅では安静に過ごし、十分な栄養と水分を摂るように心がけましょう。

他人への感染を防ぐために、外出や人との接触をできるだけ控えることも重要です。

感染症研究の今後と社会に求められること

感染症研究は公衆衛生を向上させる上で欠かせない分野です。

今後は具体的にどういった対策が求められるのでしょうか。

新興?再興感染症のリスク

近年、SARS(重症急性呼吸器症候群)やウエストナイル熱、エボラ出血熱のような新興感染症が増えており、これらの感染症は国や地域を超えて広がる可能性が高く、大きな課題となっています。

また、微生物の変異による新たな病原性の獲得や薬剤耐性の獲得によりかつては制御できていた感染症(再興感染症)が流行することも心配されています。

そのため、今後も継続的で幅広い感染症研究が重要です。

今後医療機関に求められる医療体制

COVID-19の流行をきっかけに、病院内で感染症患者とその他の患者を分けるゾーニング対応が進みました。

その結果、医療機関の対応力は大きく向上し、病院内での感染拡大を防ぎつつ、安全な医療提供を実現する体制が整備されました。

次のパンデミックに備え、医療施設には陰圧室や感染症専用の診療スペースをさらに増設することが求められています。

しかし、医療機関によっては、設備投資にかけられる予算や院内のスペースも限られていることも事実です。

普段は通常の病棟として使用し、緊急時には感染症患者対応用に迅速に切り替えられる柔軟な設計にすることが効果的な対応策といえるでしょう。

感染症に備えた社会対応

COVID-19の流行中、偽情報や誤情報の拡散が大きな社会問題となりました。

このような問題を防ぐためには、感染症について正しい知識を学び、パンデミックが発生した場合にも社会全体が冷静に行動できるように備えることが重要です。

具体的には、幼少期から感染症や健康に対する基礎知識を学ぶことが有効な対策のひとつです。

たとえば、米国では未就園児から全国保健教育基準という学習目標があり、年齢や発達段階に応じた具体的な目標が定められ、健康や意思決定のスキルを学べる仕組みが整っています。

また、イギリスや台湾などでも幼少期から人格、社会性、保健、健全な精神などについて段階的に身につける教育が導入されています。

これに加えて、偽情報や誤情報に惑わされないために、情報の信頼性を正しく判断できるよう情報リテラシーを高める教育を行うことも必要です。

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まとめ

感染症の原因となる微生物は目に見えないため、完全に防ぐことは簡単ではありません。

しかし、微生物の種類や感染経路、症状をしっかり理解しておくことで、効果的な予防策をとり、感染のリスクを大幅に減らすことができます。

特定の感染症のリスクが減ったとしても、微生物の遺伝的変異や薬剤耐性微生物の出現により治療が難しい新たな感染症が流行する可能性も否定できません。

感染症の研究には、決してゴールはありません。

人類を微生物の脅威から守るために、今後も研究を続けることで新しい対策を見つけていく必要があるのです。

この記事を監修した人

野村 陽恵

  • 所属:薬学部 薬学科
  • 職名:助教
  • 研究分野:微生物学、細菌学

学位

  • 修士(生命科学)(2007年3月 北里大学)
  • 博士(薬科学)(2015年3月 城西大学)

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