レジオネラ属
Legionella pneumophila
分類

ドメイン:細菌 Bacteria
門:プロテオバクテリア
Proteobacteria
綱:γプロテオバクテリア
Gamma Proteobacteria
目:レジオネラ目
Legionellales
科:レジオネラ科
Legionellaceae
属:レジオネラ属
Legionella
種:L. pneumophila

学名
Legionella pneumophila77
Brenner DJ, Steigerwalt AG, McDade JE 1979

レジオネラ・ニューモフィラ（Legionella pneumophila、L. ニューモフィラ ）は、レジオネラ属のグラム陰性で好気性の桿菌の1種で、 ⇒多形性、鞭毛、非胞子形成の細菌[1][2]。L.ニューモフィラは、このグループの主要なヒト病原性細菌であり、レジオネラ症として知られるレジオネラ感染症の原因物質。

自然の中で、L.ニューモフィラは、淡水と土壌アメーバ属のアカントアメーバとネグレリアに感染する[3]。感染の機構は、アメーバとヒトの細胞で類似している。
特徴

L.ニューモフィラは、単極性鞭毛を有するグラム陰性、非胞子形成、好気性桿菌で、しばしば球桿菌（coccobacillus）に分類される 。 好気性であり、ゼラチンを加水分解したり、ウレアーゼを生成することはできない。また、非発酵性である。 L.ニューモフィラは色素沈着も自己蛍光も発しない。オキシダーゼおよびカタラーゼ陽性で、 ベータラクタマーゼを産生する。 L. ニューモフィラのコロニーの形態は、灰色がかった白色で、きめのあるカットガラスの外観をしている。また、システインと鉄が必要である。酵母エキスの培地で「オパールのような（opal-like）」コロニーで成長する。
細胞膜構造

L.ニューモフィラはグラム陰性菌に分類されるが、外側の細胞膜の、さらに外側リーフレットに含まれるユニークなリポ多糖の含有量のため、染色が不十分である[4]。この生物の体細胞抗原特異性の基礎は、その細胞壁の側鎖に位置している。さまざまな糖の成分と配置の両方に関するこれらの側鎖の化学組成は、多くのグラム陰性細菌を血清学的に分類する重要な手段である、体細胞またはO抗原決定基の性質を決定する。L.ニューモフィラには少なくとも35の異なる血清型が記載されており、他のいくつかの種もいくつかの血清型に細分されている。
検出

血清は、スライド凝集反応と蛍光抗体法（蛍光標識抗体を使用した組織内の細菌の直接検出）の両方に使用されている。 患者の特定の抗体は、間接蛍光抗体検査によって決定できる。 ELISAおよび微小凝集検査も適用されている。

レジオネラは 、グラム染色では不十分に染色され、銀では陽性に染色され、鉄とシステインを含む緩衝化木炭酵母エキスで培養される。
生態環境と宿主テトラヒメナ・ピリフォルミス内で増殖するレジオネラ・ニューモフィラ （赤色の鎖）

レジオネラ・ニューモフィラは、環境中のアメーバ 、特にアカントアメーバとネグレリアの種に侵入して複製できる通性細胞内寄生虫（facultative intracellular parasite）であり、L.ニューモフィラの自然宿主として機能する。これらの宿主は、 塩素処理などの環境ストレスからの保護にも寄与する[5]。
発生頻度

米国では、1年に100,000人の居住者あたり約2件のレジオネラ感染症が発症する[6] [出典無効]。感染は夏にピークに達する。 風土病地域では、肺炎の約4％?5％がレジオネラ・ニューモフィラによって引き起こされる[7] 。
病因

ヒトでは、L.ニューモフィラは マクロファージ内に侵入して複製する。細菌の内在化は、抗体と補体の存在によって強化されるが、絶対に必要というわけではない。バクテリアの内在化は、食作用を通して起こるようだ。しかし、L.ニューモフィラは未知のメカニズムを介して非食細胞にも感染することができる。 コイル状の食作用として知られるまれな形態の食作用がL.ニューモフィラで報告されているが、これはDot/Icm分泌システムに依存せず、他の病原体でも観察されている[8]。内在化すると、バクテリアは膜結合液胞に包囲され、それがなければバクテリアを分解するリソソームと融合しない。この保護されたコンパートメントでは、細菌が増殖する。
Dot/IcmタイプIV分泌システムとエフェクタータンパク質

細菌はDot/Icmとして知られるIVB分泌システムを使用して、 エフェクタータンパク質を宿主に注入する。これらのエフェクターは、宿主細胞内で生存する細菌の能力を高めることに関与している。L.ニューモフィラは、330を超える「エフェクター」タンパク質をコードし[9]、Dot/Icm転座システムによって分泌され、宿主細胞のプロセスを妨害して細菌の生存を助ける。レジオネラ属は、宿主細胞に分泌される可能性が高い10,000以上、場合によっては最大18,000までのエフェクターをコードすると予測されている[10][11]。

L.ニューモフィラがそのエフェクタータンパク質を使用する1つの重要な方法は、 レジオネラ含有液胞と宿主のエンドソームとの融合を妨害し、それにより溶解から保護することである。 [12] Dot / Icm転座エフェクターのノックアウト研究は、それらが細菌の細胞内生存に不可欠であることを示しているが、多くの個々のエフェクタータンパク質は冗長に機能すると考えられている。この多数の転座エフェクタータンパク質とそれらの冗長性は、細菌が多くの異なる原生動物宿主で進化した結果である可能性が高い[13]。
レジオネラ含有液胞食細胞内のL.ニューモフィラの TEM画像

レジオネラがマクロファージと原生動物の中で生き残るためには、レジオネラを含む液胞（LCV）として知られる特殊な区画を作成する必要がある。 Dot/Icm分泌システムの作用により、細菌は通常のエンドソーム輸送経路による分解を防ぎ、代わりに複製することができる。内在化の直後に、細菌は小胞体由来の小胞とミトコンドリアをLCVに特異的に補充し、Rab5やRab7などのエンドソームマーカーの補充を防ぐ。液胞の形成と維持は、病因にとって重要である。Dot /Icm分泌システムを欠く細菌は病原性はなく、細胞内で複製できないが、Dot/IcmエフェクターSdhAを削除すると、液胞膜が不安定になり、細菌の複製は起こらない [14] [15]。
栄養素の獲得

レジオネラは、システイン、ロイシン、メチオニン、バリン、スレオニン、イソロイシン、およびアルギニンの7つのアミノ酸に対して栄養要求性である[16]。宿主細胞内に入ると、レジオネラは成長して繁殖するために栄養素を必要とする。 空胞内では、栄養素の利用可能性は低い。アミノ酸の高い需要は、宿主細胞質に見られる遊離アミノ酸の輸送によってカバーされていない。 アミノ酸の可用性を向上させるために、寄生虫はプロテアソーム分解の宿主メカニズムを促進する。これにより、寄生虫の液胞内増殖に使用できるL.ニューモフィラ感染細胞の細胞質に過剰な遊離アミノ酸が生成される。

L.ニューモフィラは、アミノ酸を取得するために、LCVの膜に局在する3つの宿主酵素、ファルネシルトランスフェラーゼ、Ras変換酵素-1プロテアーゼ、およびイソプレニルシステインカルボキシルメチルトランスフェラーゼの活性によってファルネシル化されるAnkB真正F-Boxエフェクターを使用する。