Title インフルエンザウイルス感染と細菌性プロテアーゼ

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インフルエンザウイルス感染と細菌性プロテアーゼ
君塚, 隆太; 阿部, 修; 石原, 和幸; 加藤, 哲男; 奥田,
克爾
歯科学報, 106(2): 75-80
http://hdl.handle.net/10130/137
Right
Posted at the Institutional Resources for Unique Collection and Academic Archives at Tokyo Dental College,
Available from http://ir.tdc.ac.jp/
７
５
総
説
インフルエンザウイルス感染と細菌性プロテアーゼ
君塚隆太
阿部
修
石原和幸
加藤哲男
奥田克爾
る。Ｃ型は普通の風邪の原因となる。インフルエン
１．はじめに
ザの世界的流行の原因となるＡ型インフルエンザウ
インフルエンザは，他のウイルス感染症とは異な
イルスの模式図を図１に示した２，３）。ウイルス被膜（エ
り，数年ごとに冬期に爆発的に流行する感染症であ
ンベロープ）
には，
２種類の糖タンパク質，赤血球凝
る。小児より高齢者まで，小規模の流行でも１
０
０万
集素 hemagglutinin（HA）
とノイラミニダーゼ neu-
人，大流行では，５
０
０万人がインフルエンザに罹患
raminidase（NA）
がスパイク様に突き刺さってい
する。最近，連日のようにトリインフルエンザ患者
る。HA に は，Ｈ１か らＨ１
５ま で 種 類 が あ り，NA
の発生に関する報道がされている。強力な病原性を
にはＮ１からＮ９までの亜系がある。Ａ型のエンベ
もつＡ型（Ｈ５Ｎ１）
トリインフルエンザウイルスの感
ロープには膜タンパク質であるＭ２タンパクが存在
染が種を超えて，アジアからヨーロッパまで拡大し
する。粒子内部にはウイルスのゲノムが８分節に分
ており，世界各地で死亡者が出ているため（２
０
０
６年
かれて，遺伝子 RNA と核タンパクおよび３種類の
１）
１月１
４日時点で７
９名）
（表１），世界的大流行（パン
RNA ポリメラーゼからなる核タンパク複合体 ribo-
デミック）
に対する脅威が増大し，社会的なインパ
nucleoprotein
クトが大きくなっている。
クレオカプシドはＭ１タンパクによってエンベロー
本論文ではインフルエンザウイルスの感染メカニ
ズムに細菌性プロテアーゼが関わることについて概
プに結合している。
表１
説する。
WHO に報告されたヒトの高病原性トリインフルエン
ザ A（H５N１）
感染症例
国
２．インフルエンザウイルスの種類と基本構造
がある。Ａ型は，人畜共通感染症病原体である。Ａ
型の全てのインフルエンザウイルスはトリ由来であ
り，新型インフルエンザの世界的流行や毎年のイン
フルエンザの流行を引き起こす。Ｂ型の宿主は，ヒ
キーワード：インフルエンザ，インフルエンザウイルス，
細菌性プロテアーゼ
東京歯科大学微生物学講座・口腔科学研究センター
（２
０
０
６年２月３日受付）
（２
０
０
６年２月２
０日受理）
別刷請求先：〒２
６
１
‐
８
５
０
２ 千葉市美浜区真砂１−２−２
東京歯科大学微生物学講座 君塚隆太
名
カンボジア
中 国
インドネシア
タイ
トルコ
ベトナム
合 計
インフルエンザウイルスには，Ａ，Ｂ，Ｃの３型
トのみで同様に毎年の流行を引き起こす原因とな
complex（RNP）
を形成している。ヌ
確定症例数
死亡例数
４
８
１
７
２
２
４
９
３
１
４
８
４
５
１
２
１
４
２
４
２
７
９
（２
０
０
３年１
１月から２
０
０
６年１月１
４日まで，IDSC より引用）
Ryuta KIMIZUKA, Shu ABE, Kazuyuki ISHIHARA, Tetsuo
KATO and Katsuji OKUDA：Infectivity of Influenza Virus and Bacterial Proteases（Department of Microbiology
Oral Health Science Center）
― 13 ―
７
６
君塚，
他：インフルエンザウイルス感染と細菌性プロテアーゼ
されることでプロテアーゼ活性を発現するが，プラ
３．インフルエンザウイルスの感染・増殖
スミンに比して分子量が小さく疎水的なため，より
インフルエンザウイルスの感染・増殖メカニズ
HA の解裂をしやすい８）。またウイルス感染によっ
ム２，４）を図２に示した。インフルエンザウイルスは，
て肺胞のトリプシンの発現が著明に増大し肺炎重症
上気道の粘膜に吸着し，HA を介して細胞膜上のレ
化の引き金となることが明らかとなった８）。
セプターに吸着後，エンドサイトーシスによって細
胞内に取り込まれる。細胞膜の袋であるエンドゾー
５．細菌感染によるウイルス活性化
ム内は，酸性でタンパク質変性が起こり HA 分子
細菌混合感染は，肺炎重症化の原因となることが
の立体構造が変化して疎水性のペプチドが露出して
マウスなどを用いた動物実験により証明されてい
くる。この部分がエンベロープとエンド・ライソ
る９）。インフルエンザを起こしやすい要介護高齢者
ゾームの膜融合を引き起こし，ウイルス遺伝子が細
は，細菌性の気管支炎や肺炎を繰り返しており，患
胞質内に放出（脱殻）
され，ウイルス RNA が核内へ
者の肺胞からは肺炎球菌，インフルエンザ菌，黄色
移行して遺伝子複製が行われる。mRNA が細胞質
ブドウ球菌や歯周病 原 性 菌 で あ る Porphyromonas
へ移動し，細胞のリボゾーム内でウイルスタンパク
gingivalis が 分 離 さ れ て い る１０，１１，１２）。こ れ ら の 細 菌
質が合成される。細胞内で作られたウイルスタンパ
は，プロテアーゼや生理活性物質を産生する。田代
クとゲノムは，細胞膜下で組み合わされ仔ウイルス
ら１３）は，黄色ブドウ球菌分離株の約７
０％が HA の解
として細胞膜から出芽される。このとき仔ウイルス
裂活性化させるプロテアーゼを産生することを示
の表面に新しく合成された HA とレセプターであ
し，また解裂活性化が起こる菌株とウイルスをマウ
るシアル酸が結合しており NA がシアル酸を切り
スに混合感染させることでウイルス単独感染に比べ
離して細胞から遊離する。感染細胞から遊離したば
肺炎の重症化を認めた１４）。またレンサ球菌の産生す
かりの仔ウイルスは，膜融合活性を欠くことから感
るストレプトキナーゼはプラスミン活性化による
染性を示さない。感染性を有するためには HA が
HA 解裂活性化を示す１０）。さらに大腸菌のリポポリ
HA１と HA２のサブユニ ッ ト に 解 裂 す る 必 要 が あ
サッカライド（LPS）
をラットの気道に投与すると，
る。インフルエンザウイルスが気道に局在する理由
トリプターゼクララの分泌が亢進し，インフルエン
として HA 活性化プロテアーゼが気道に局在する
ザに直接吸着し，細胞へのウイルスの侵入を防ぐ働
ため，HA が切断され，ウイルスの膜融合活性と感
きをもつ肺サーファクタントの分泌が低下すること
染性を発現する。
が明らかにされている４）。
４．生体内プロテアーゼによるウイルス活性化
６．口腔固有細菌はインフルエンザを増悪させる
のか？
HA を解裂する酵素としてトリプシンやキモトリ
プシン，プラスミンが知られている５，６）。Kido ら７）
私たち１５，１６）は，デイケアに通う要介護高齢者に対
は，ラットの気管支上皮のクララ細胞が分泌するト
する歯科衛生士による週１回の口腔清掃を中心とし
リプターゼクララ（tryptase Clara）
を精製し，この
た口腔ケアによって，唾液中のプロテアーゼおよび
酵素がトリプシン類似のセリンプロテアーゼ活性を
NA を減少させ，インフルエンザ発症の抑制に繋が
持ちインフルエンザの HA を解裂させることを明
る可能性を示した。多くの研究者は口腔や上気道の
らかにした。ヒトの気管支上皮にもトリプターゼク
細菌の存在は，インフルエンザ肺炎のリスクファク
ララ類似のプロテアーゼが存在する。またプラスミ
ターとなると指摘している１７，１８）。私たちは，口腔内
ンは，生体内でプラスミノーゲンからプラスミンに
の細菌もまた不顕性誤嚥により気道に吸引されれ
変換されることでプロテアーゼ活性を発現し HA
ば，それらの菌体成分あるいは産生物質がインフル
６）
を解裂する 。さらに慢性肺疾患患者の炎症局所に
８）
エンザウイルスの感染を促進させ，インフルエンザ
は，ミニプラスミンが存在する 。ミニプラスミン
の悪化に関連すると考えている。歯周病原性菌 P.
は，プラスミンと同様にプラスミノーゲンから変換
gingivalis, Treponema denticola, Tannerella forsythensis
― 14 ―
歯科学報
Vol．１
０
６，No．２（２
０
０
６）
７
７
はプロテアーゼを有しており１９，２０，２１），これらのプロ
腸管のみで感染性を示す。一方高病原性（強毒型）
ト
テアーゼが HA を解裂させインフルエンザの感染
リインフルエンザウイルスは，ニワトリの呼吸器，
性の獲得に関与している可能性がある（図３）
。ま
腸管のみならず，全身いたる所で感染性を発揮す
た，口腔内のグラム陰性菌の中には，NA を産生す
る。高病原性トリインフルエンザウイルスの HA
るものが存在し，生体内の NA と同様に出芽した
の解裂部位は切断されやすく，furin のような全て
仔ウイルスを遊離させインフルエンザの感染の拡大
のゴルジ装置内にあるプロテアーゼにより切断され
を促進させることも考えられる。さらに歯周病原性
るためである２２）。
細菌 LPS も，インフルエンザウイルスなどの呼吸
（２
０
０
６年１月２
０日）
現在では，新型インフルエンザ
器疾患起因ウイルスの感染を促進する働きがあるか
ウイルスの原因となるトリインフルエンザウイルス
もしれない。したがって今後これらも私たちの研究
Ｈ５Ｎ１型は，アジアからヨーロッパまで感染が拡大
課題として考えている。
している。スペイン風邪ウイルスは HIN１型であ
り低病原性であるが過去に大流行を起こした。Ｈ５
７．インフルエンザはなぜ毎年流行するのか
Ｎ１型のインフルエンザウイルスは，病気の家禽に
一般的にウイルス感染により一度発症すると，２
接触したものやその肉を食べたことが原因となりト
度目の感染では体内に中和抗体ができ，感染しない
リからヒトへ感染したと考えられている。ヒトから
か感染しても重篤化することはない。インフルエン
ヒトへの感染は，いくつかの家族内感染例で認めら
ザウイルスでは，HA や NA に対する抗体ができ，
れているが，原因は感染患者への感染防護を行わな
それがウイルスに吸着するとウイルスは細胞に吸着
い濃厚な接触であり，これまでのところウイルス粒
できず感染力がなくなる。しかしながらヒトは一生
子を含んだエアロゾルを介した感染例は確認されて
のうち何度もインフルエンザに感染する。これは，
いない２３）。しかしながらウイルスのトリ型からヒト
HA や NA の抗原性が変化することによる。インフ
型への変異が報告され２４），新型インフルエンザパン
ルエンザウイルスは，ゲノム複製時にコピーミスを
デミックの脅威は増大している。
おこしやすいので容易に連続変異（antigen drift）
を
起こすと考えられている。連続変異は小変異とも呼
ばれ新型インフルエンザのような流行は生まれな
９．感染防御の最大の武器はインフルエンザワク
チン
い。
インフルエンザは，風邪（感冒）
に比べて著しく危
新型インフルエンザの世界的流行は，有史以来最
険な疾患である。特に６
５歳以上の高齢者，乳幼児，
も多くの死者を出した大流行の１つである。世界中
妊婦，さらに呼吸器系や循環器系に慢性疾患をもつ
で死者が５
０
０
０万に達したといわれる１
９
１
８年のスペイ
患者，糖尿病などの慢性代謝性疾患患者，免疫低下
ン風邪インフルエンザ（Ｈ１Ｎ１）
をはじめ，１
９
５
７年の
した患者などのインフルエンザハイリスク群におい
アジア風邪インフルエンザ，１
９
６
８年香港風邪インフ
ては，インフルエンザに感染することで肺炎などの
ルエンザ（Ｈ３Ｎ２）
というよ う に 新 し い HA や NA
重篤な合併症がもたらされ，死亡する危険性が増大
の亜型をもつウイルスが出現した時に世界的流行が
する。
起こっている。このような新型ウイルスはブタやヒ
そこでインフルエンザの予防の中心として現在イ
トの体内で遺伝子が交じりあって（遺伝子再集合）
で
ンフルエンザワクチンがおこなわれている。WHO
出現したと考えられ，このような抗原変異は不連続
を中心とした地球レベルでのウイルス監視活動に基
抗原変異（Antigen shift）
と呼ばれる。この大きな変
づいて，南半球と北半球それぞれに予想される流行
異が起きると，ヒトのほとんどが免疫を獲得してい
株に対応したワクチン株の選定が各シーズン毎に検
ないため世界的流行が生じる。
討されている２
５）
。そのため抗原性の不一致により
ワクチン効果がないという事態は起こっていない。
８．トリインフルエンザの脅威
２
０
０
５年１
１月から２
０
０
６年４月にかけての WHO による
低病原性（弱毒型）
トリインフルエンザは呼吸器，
北半球世界における推奨株は昨年と同一であり A
― 15 ―
７
８
君塚，
他：インフルエンザウイルス感染と細菌性プロテアーゼ
ソ連（Ｈ１Ｎ１）
型，Ａ香港（Ｈ３Ｎ２）
型ならびにＢ型で
立体構造を予測し，そのデータベースを世界に向け
ある。日本のワクチンもこれらの株が選定されてい
て公開した３０）。これらの情報により，新型インフル
る２６）。
エンザウイルスに効果をもつような薬剤が速やかに
これまで我が国では，ハイリスク群におけるワク
開発されれば，高病原性トリインフルエンザや新型
チン効果について，老健施設や要介護施設などの小
インフルエンザの流行を阻止できると期待されてい
規模施設内で行われた研究報告はあるが大規模研究
る。
２
７，
２
８）
はほとんどなされていないが
，米国では毎年ワ
クチン効果を公表している。それによると，ワクチ
ン接種は，６
５歳未満の健常者についてはインフルエ
ンザの発症を７
０−９
０％減少させ，施設入居者におい
ては，インフルエンザの発症を３
０−４
０％，インフル
エンザや肺炎による入院を５
０−６
０％，死亡する危険
性を８
０％それぞれ減少させた。このように高齢者を
中心としたハイリスク群においては，インフルエン
ザワクチンは，インフルエンザの発症を抑制し，こ
れによる入院や死亡を減少させる効果がある。的確
な予知によるワクチンは，その予防の最大の武器で
あることは，間違いない。出現する新型ウイルスに
対抗するワクチン開発の基本に，インフルエンザ発
症の報告に対して世界的規模でなされている WHO
の感染情報収集が重要な役割を果たしている。
１
０．インフルエンザ治療薬
NA は，前述したように感染細胞よりでてきた仔
ウイルスを，シアル酸を切り離すことで遊離させる
働きをもつため，インフルエンザの感染増殖に重要
である。この NA 活性の働きを阻害するノイラミ
ニダーゼ阻害薬が開発され，我が国でも２
０
０
１年から
インフルエンザ治療薬として使われている。これは
NA の活性中心に結合するため，耐性ウイルスがで
きにくくインフルエンザの感染拡大を抑制する。活
性中心の形が変われば阻害剤は結合しなくなるが，
活性中心の変異は通常 NA 活性の低下をもたらす
ため，ウイルスの病原性が低下する。
しかしながら，２
０
０
５年にベトナムでは，トリイン
フルエンザから感染した８名の患者のうち２名から
ノイラミニダーゼ阻害剤であるリン酸オセルタミビ
ル（タ ミ フ ル）
に耐性を持つウイルスが分離され
た２９）。
２
０
０
６年，独立行政法人理化学研究所は，「タンパ
ク３
０
０
０プロジェクト」の一環として構造既知の NA
の立体構造をもとに，他の亜型や変異体の NA の
参
考
文
献
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：http：/
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６
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０．１
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３
５
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１
３
５
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８
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０
０
１．
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２，２
０
０
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２
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３
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７．１
９
８
７．
１
４）Tashiro M., Ciborowski P., Reinacher M, Pulverer G,
― 16 ―
歯科学報
Vol．１
０
６，No．２（２
０
０
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０
０
５．
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８：１
２
３
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１
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０
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７年度インフルエンザ HA ワクチ
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０
０
５年第２
４週（６月１
３日−６月１
９日）
７：１
６．２
０
０
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０
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― 17 ―
８
０
君塚，
他：インフルエンザウイルス感染と細菌性プロテアーゼ
図１
Ａ型インフルエンザウイルス粒子の模式図
図２
図３
― 18 ―
インフルエンザウイルスの感染増殖過程