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出典(authority):フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』「2014/08/20 09:43:03」(JST)

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ベロ毒素（ベロどくそ、verotoxin）とは、腸管出血性大腸菌（EHEC, enterohaemorrhagic E. coli）が産生し、菌体外に分泌する毒素タンパク質（外毒素）である。一部の赤痢菌（志賀赤痢菌、S. dysenteria 1）が産生する志賀毒素（しがどくそ、シガトキシン）と同一のものであり、志賀様毒素（しがようどくそ、shiga-like toxin）とも呼ばれる。真核細胞のリボソームに作用して、タンパク質合成を阻害する働きを持つ。腸管出血性大腸菌や赤痢菌の感染時に見られる出血性の下痢や、溶血性尿毒症症候群(HUS)、急性脳症などのさまざまな病態の直接の原因となる病原因子である。

概要

ベロ毒素は、病原性大腸菌の一グループである腸管出血性大腸菌 (EHEC) が産生する毒素である。EHECの病原因子を探索する過程でベロ細胞（Vero細胞、アフリカミドリザルの腎臓上皮由来の動物培養細胞の一種で、感染実験や毒性実験などに汎用される）に対して致死性の細胞毒性を持つものとして発見された^[1]ことからその名がついた。EHECが細胞内で産生し、菌体外に分泌するタンパク質性の外毒素であり、互いによく似た構造を持つベロ毒素1(VT1)とベロ毒素2(VT2)の2つが知られている。ベロ毒素1は、すでに志賀赤痢菌が産生する毒素として知られていた志賀毒素と同一であったことが後に判明した。ベロ毒素2は、ベロ毒素1と生物学的症状が似ているが、免疫学的性状、物理化学的性状が異なる。^[2]^[3]

ベロ毒素は、毒素としての活性を持つAサブユニット（Activeサブユニット）1個と、細胞との結合活性を持つBサブユニット（Bindingサブユニット）5個から構成される、A1B5型と呼ばれる毒素タンパク質である。Bサブユニットによって宿主の細胞に結合した後、Aサブユニットが細胞質内に輸送され、このAサブユニットが真核生物のリボソームに結合してタンパク質合成を不可逆的に阻害する。この作用によってタンパク質の合成が出来なくなった細胞は死に至り、さまざまな組織で組織傷害を生じる。

EHECのベロ毒素と赤痢菌の志賀毒素は、どちらもこれらの菌の染色体上に組み込まれたファージ上の遺伝子にコードされていることから、EHECと赤痢菌との間でファージを介して伝達された可能性が高いと考えられている。^[4]

作用メカニズム

ベロ毒素の作用メカニズム

(1) 正常な細胞のタンパク合成。(2) ベロ毒素によるタンパク質合成阻害。詳細は本文を参照

正常な細胞では、DNAから転写されたmRNAは、リボソームにおいて読み取られ、アミノ酸が結合したtRNA（アミノアシルtRNA）の働きによって、mRNAの配列に応じてアミノ酸の鎖が伸長していき、ペプチドからタンパク質に翻訳される。

EHECから分泌されたベロ毒素は、5つのBサブユニットによって、宿主細胞の細胞膜にあるガングリオシドの一つであるGb3（Gal-Gal-Glc-セラミド）に結合し、エンドサイトーシスによって細胞内に取り込まれた後、Aサブユニットだけが細胞質に入り込む。Aサブユニットは、真核細胞のリボソームに含まれる28SリボソームRNAのうち、4324番目のアデノシンに作用して、その糖鎖を切断しアデニンを切り出す活性（N-グリコシダーゼ活性）を持つ。わずか1塩基の変化であるが、28SリボソームRNAのこの領域はリボソームにとって重要な領域であり、この1塩基の変化で、新しいアミノアシルtRNAがリボソームに結合できなくなる。このため、タンパク質の伸長ができなくなってタンパク質合成が阻害され、最終的に細胞は死滅する。

このベロ毒素の作用は、ヒマ種子に含まれる猛毒の植物タンパク質として知られるリシンと共通するものである。リシンの活性サブユニットもまたN-グリコシダーゼ活性によって28SリボソームRNAの4324番目のアデニン切断によるタンパク質合成阻害を行うが、リシンの場合はA1B5からなるベロ毒素と異なり、1つの活性サブユニット鎖とジスルフィド結合した1つの結合サブユニット鎖から構成されており、細胞内に輸送される過程がベロ毒素とは異なる。

ヒトに対する毒性

EHECや赤痢菌が主に腸内で産生したベロ毒素は腸管上皮細胞に作用して出血性の下痢を起こすだけでなく、その一部は血液中に吸収されて全身に移行する。ベロ毒素の受容体であるGb3ガングリオシドは、特に内皮系の細胞に多いことが知られており、これらの細胞が多く、また重要な機能を担っている腎臓にベロ毒素が作用すると、溶血性尿毒症症候群(HUS)を起こす原因になり、生命に関わる。この他、EHEC感染時に見られる急性脳症なども、ベロ毒素の毒性によるものと考えられている。

EHECによる感染時には、体内から速やかにベロ毒素を除去することが重要とされる。この目的で活性炭を投与し、腸内に分泌されたベロ毒素を吸着して取り除く治療などが行われている。HUSによる人工透析を実施している場合には、血中からの毒素除去も行われる。一方、感染症の治療法として一般的な抗生物質の投与については、腸管内でEHECが死滅する際に大量のベロ毒素を放出するとの考えから使用すべきでないという意見がある。

脚注

^ Konowalchuk, J.、Speirs, J. I.、Stavric, S.、1977年12月「Vero response to a cytotoxin of Escherichia coli」『Infection and Immunity』（American Society for Microbiology）18巻3号 775～779ページ、2011年1月9日閲覧。
^ 日本薬学会、2006年6月22日「ベロ毒素と志賀毒素」『薬学用語解説』2011年1月9日閲覧。
^ 大宅辰夫、2006年7月27日「腸管出血性大腸菌O157と家畜衛生」『研究トピック・ミニセミナー』農業・食品産業技術総合研究機構動物衛生研究所九州支所、2011年1月9日閲覧。
^ Asadulghani M et al. (2009) The defective prophage pool of Escherichia coli O157: prophage-prophage interactions potentiate horizontal transfer of virulence determinants.

UpToDate Contents

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1. 小児における志賀毒素産生性大腸菌（STEC）溶血性尿毒症症候群（HUS）の臨床症状および診断 clinical manifestations and diagnosis of shiga toxin producing escherichia coli stec hemolytic uremic syndrome hus in children
2. 小児における志賀毒素産生性大腸菌（STEC）溶血性尿毒症症候群（HUS）の治療および予後 treatment and prognosis of shiga toxin producing escherichia coli stec hemolytic uremic syndrome hus in children
3. 腸管出血性大腸菌（EHEC）感染症の臨床症状、診断および治療 clinical manifestations diagnosis and treatment of enterohemorrhagic escherichia coli ehec infection
4. 赤痢菌感染：臨床症状および診断 shigella infection clinical manifestations and diagnosis
5. 小児における溶血性尿毒症症候群の概要 overview of hemolytic uremic syndrome in children

Japanese Journal

ドイツなどで発生した志賀毒素産生性大腸菌(STEC)O104:H4感染アウトブレイク

窪田邦宏,天沼宏,森川馨
食品衛生研究 62(1), 21-32, 2012-01
NAID 40019150488

O157以外の血清群の志賀毒素産生性大腸菌(STEC) : 海外における流行の状況

天沼宏,窪田邦宏,森川馨
日本食品微生物学会雑誌 29(1), 18-23, 2012
NAID 40019280908

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関連記事	「毒素」

「病原性大腸菌」

　　[★]

英: enteropathogenic Escherichia coli EPEC
ラ: pathogenic Escherichia coli
同: 下痢原性大腸菌？
関: 大腸菌

同: EPEC

分類

a.下痢原性大腸菌(病原性大腸菌)

1)腸管病原性大腸菌(enteropathogenic Escherichia coli,EPEC)

症状：サルモネラ性腸炎に類似　乳幼児の胃腸炎の原因

2)腸管組織侵入性大腸菌(enteroinvasive E.coli, EIEC)

症状：赤痢様の下痢

3)腸管毒素性大腸菌(enterotoxigenic E.coli, ETEC)

症状：コレラ様の下痢　易熱性エンテロトキシンと耐熱性エンテロトキシン

4)腸管出血性大腸菌(enterohemorrhagic E.coli, EHEC)

ベロ毒素(VT1, VT2)を産生する。ベロ毒素＝志賀毒素
O157H7が多い。O1,026,O111,0128,O145等の血清型の中の一部がベロ毒素を産生する
溶血性尿毒症症候群(Hemolytic Uremic Syndrome, HUS)などの重症な合併症を発症する。

5)腸管付着性(enteroaggregative E.coli, EAEC)

小児下痢症

「腸管出血性大腸菌感染症」

　　[★]

関: 大腸菌、志賀毒素 shigatoxin ST、感染症法、溶血性尿毒症性症候群、Shigatoxin-producing Escherichia coli STEC、O157、3類感染症、下痢原性大腸菌

Shigatoxin-producing Escherichia coli(STEC)は腸管内で粘膜上皮に付着し、志賀毒素を産生し、腸管粘膜を障害して腸管出血性大腸炎を惹起する。このSTECによる感染症を刺している。3類感染症とされており、診断した場合には全例、直ちに保健所に届ける必要がある。

「膿粘血便」

　　[★]

関: 赤痢

腸管粘膜に菌が侵入、あるいは志賀毒素による障害による。

「shiga toxin」

　　[★]

志賀毒素

関: verotoxin

「志賀毒素1型」

　　[★]

英: shiga toxin 1
関: 志賀様毒素1型、志賀様毒素2型、志賀毒素2型

「志賀毒素2型」

　　[★]

英: shiga toxin 2
関: 志賀様毒素1型、志賀様毒素2型、志賀毒素1型

「志賀毒素産生大腸菌」

　　[★]

ラ: Shiga-toxigenic Escherichia coli

「毒素」

　　[★]

英: toxin
関: 内毒素、外毒素

外毒素	内毒素
ポリペプチド	リポ多糖体(lipopolysaccharide: LPS)
細菌細胞からの分泌	グラム陰性菌の細胞壁の外膜に存在
宿主組織内-拡散	細菌細胞の崩壊により放出
多くは熱不安定性	熱安定性
分泌部位～遠隔部位に作用	血行性に拡散しエンドトキシンショック
トキソイド化可	トキソイド化不可(毒性中心はリピドA)

[1] Konowalchuk, J.、Speirs, J. I.、Stavric, S.、1977年12月「Vero response to a cytotoxin of Escherichia coli」『Infection and Immunity』（American Society for Microbiology）18巻3号 775～779ページ、2011年1月9日閲覧。

[2] 日本薬学会、2006年6月22日「ベロ毒素と志賀毒素」『薬学用語解説』2011年1月9日閲覧。

[3] 大宅辰夫、2006年7月27日「腸管出血性大腸菌O157と家畜衛生」『研究トピック・ミニセミナー』農業・食品産業技術総合研究機構動物衛生研究所九州支所、2011年1月9日閲覧。

[4] Asadulghani M et al. (2009) The defective prophage pool of Escherichia coli O157: prophage-prophage interactions potentiate horizontal transfer of virulence determinants.

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