Propionibacterium acnesとサルコイドーシス

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1 Propionibacterium acnesとサルコイドーシス 江 石 義 信 要 旨 サルコイドーシス(サ 症 )は 原 因 不 明 の 全 身 性 肉 芽 腫 疾 患 で, 疾 患 感 受 性 のある 宿 主 が 環 境 中 の 何 らかの 原 因 微 生 物 や 抗 原 物 質 ( 起 因 体 )に 暴 露 されて 発 症 するものと 想 定 されている.Propionibacterium acnes(p. acnes)はサ 症 病 変 部 から 培 養 可 能 な 唯 一 の 微 生 物 で, 日 本 人 だけでなく 欧 米 諸 国 のサ 症 患 者 病 変 部 から 本 菌 DNAが 高 率 多 量 に 検 出 される.また,P. acnes DNA は 肉 芽 腫 内 に 集 積 して 存 在 することも 判 明 しており, 本 菌 がサ 症 肉 芽 腫 形 成 の 原 因 微 生 物 である 可 能 性 が 高 い. 本 菌 由 来 のト リガーファクター 蛋 白 は, 慢 性 安 定 期 にあるサ 症 患 者 の 約 2 割 で 患 者 特 異 的 な 細 胞 性 免 疫 反 応 を 誘 導 可 能 であり,これをア ジュバントとともにマウスに 皮 下 免 疫 することで 実 験 的 に 肺 肉 芽 腫 症 を 誘 導 することも 可 能 であることから,P. acnes 抗 原 に 対 して 遅 延 型 アレルギー 素 因 を 有 する 患 者 が, 病 変 部 局 所 で 常 在 あるいは 異 常 増 菌 するアクネ 菌 を 起 因 体 として 発 症 してい る 可 能 性 がある. [ 日 サ 会 誌 2003;23:11-21] キーワード: サルコイドーシス,P. acnes, 肉 芽 腫 形 成 Propionibacterium acnes and Sarcoidosis Yoshinobu Eishi ABSTRACT Sarcoidosis, of unknown etiology, may result from exposure of a genetically susceptible subject to a specific environmental agent(s), possibly an infectious one, although none has been identified. Propionibacterium acnes is so far the only bacterium to be isolated from sarcoid lesions. Many genomes of P. acnes have been detected in sarcoid lymph nodes by the quantitative polymerase chain reaction. By in situ hybridization, P. acnes genomes were found in sarcoid lymph nodes in and around sarcoid granulomas. These results point to an etiological link between P. acnes and some cases of sarcoidosis. A recombinant trigger-factor protein (RP35) from P. acnes causes a cellular immune response in some patients with sarcoidosis, but not in subjects without sarcoidosis. RP35 causes pulmonary granulomas in some of the mice sensitized with the protein and adjuvant. P. acnes is the most common bacterium indigenous to the peripheral lung tissues and mediastinal lymph nodes, which may be the reason why these organs are so frequently involved in sarcoidosis. Sarcoid granulomas may be formed by a Th1 immune response to one or more antigens of P. acnes indigenous to or proliferating in the affected organs in an individual with a hereditary or acquired abnormality of the immune system. [JJSOG 2003;23:11-21] keywords ; Sarcoidosis, Propionibacterium acnes, Granuloma formation 東 京 医 科 歯 科 大 学 大 学 院 人 体 病 理 学 著 者 連 絡 先 : 江 石 義 信 文 京 区 湯 島 東 京 医 科 歯 科 大 学 大 学 院 人 体 病 理 学 TEL: FAX: eishi.path@tmd.ac.jp Department of Human Pathology, Tokyo Medical and Dental University 11

2 日 サ 会 誌 2003,23(1) 1. はじめに サルコイドーシス( 以 下 サ 症 )がJonathon Hutchinsonに よって 初 めて 記 載 されてから 既 に 100 年 以 上 が 経 過 してい るが,この 全 身 性 肉 芽 腫 疾 患 の 原 因 はいまだに 不 明 のまま である.サ 症 の 病 因 に 関 しては, 疾 患 感 受 性 のある 宿 主 が 環 境 中 のなんらかの 抗 原 物 質 (サ 症 起 因 体 )に 暴 露 されて 誘 導 される Th1 タイプの 過 敏 性 免 疫 反 応 に 起 因 するらしい ことはわかっている 1).これまで 数 々の 感 染 因 子 に 関 して 検 索 がなされてきたが,サ 症 起 因 体 がいったいどのような ものであるかは 未 だ 確 定 されていない.サ 症 の 臨 床 像 や 病 理 組 織 所 見 が 結 核 症 と 類 似 することから,ヨーロッパ 諸 国 ではサ 症 の 原 因 として 結 核 菌 (Mycobacterium tuberculosis) が 疑 われてきたが, 本 菌 が 病 変 から 培 養 されたとする 報 告 はない.PCR 法 を 用 いた 場 合,マイコバクテリアDNAが 病 変 部 から 検 出 されたとする 報 告 3,4,5) もでたが,その 後 の 追 6,7,8) 試 では 検 出 されなかったとする 報 告 が 多 い.また, Grahamらは,サ 症 患 者 の 皮 膚 生 検 から 抗 酸 菌 のスフェロプ 9) ラスト( 細 胞 壁 を 欠 除 した 菌 体 )を 分 離 したと 報 告 し,そ の 後 PCR 法 により, 分 離 した 6 株 のうち 5 株 が Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis であったと 報 10) 告 したが, 現 在 のところ 追 試 は 行 われていない. これとは 対 照 的 に,Propionibacterium acnes は 日 本 人 サ 症 患 者 40 症 例 中 31 症 例 (78%)の 病 変 部 リンパ 節 から 分 離 培 養 される 11).PCR 法 による 解 析 では,15 症 例 中 すべての 病 変 部 リンパ 節 に 高 濃 度 の P. acnes あるいは P. granulosum DNAを 検 出 することが 可 能 である 12).これらの 所 見 からサ 症 におけるプロピオニバクテリアの 病 因 的 関 与 が 疑 われ た. 実 際,P. acnesは 強 いアジュバンド 活 性 を 有 しており, 前 感 作 したラット 13) やウサギ 14) に 本 菌 を 投 与 することで サ 症 類 似 の 類 上 皮 細 胞 肉 芽 腫 を 誘 導 することが 可 能 であ る.しかしながら,P. acnesは 健 常 人 の 皮 膚 や 腸 内 細 菌 叢 に 検 出 される 常 在 性 細 菌 であり,サ 症 以 外 のリンパ 節 180 症 例 中 38 例 (21%)からも 分 離 培 養 が 可 能 であり,またPCR 法 においても, 結 核 性 リンパ 節 炎 15 症 例 中 2 例 (13%)およ び 対 照 群 リンパ 節 15 症 例 中 3 例 (20%)においても 微 量 のP. acnes DNAが 検 出 されている. このような 現 状 の 中,1999 年 11 月 に 熊 本 で 開 催 された 国 際 サルコイドーシス 学 会 ( 第 6 回 WASOG 会 議 )では, 学 会 長 である 安 藤 正 幸 教 授 の 采 配 により 国 際 共 同 研 究 が 企 画 さ れ,その 解 析 結 果 がシンポジウムにて 検 討 された.これま でそれぞれの 国 や 研 究 室 にて 独 自 に 検 討 されてきたサ 症 の 原 因 物 質 (サ 症 起 因 体 )に 関 して,これを 国 際 共 同 体 制 に て 総 合 的 に 解 析 し,その 結 果 が 国 際 会 議 にて 検 討 されたの はこれがはじめてであり,その 意 義 はきわめて 高 いと 評 価 されている. 本 稿 では,このときに 行 われた 国 際 共 同 研 究 の 内 容 とそ の 結 果 15) を 紹 介 するとともに, 日 本 主 導 で 展 開 されてきた サ 症 のプロピオニバクテリア 原 因 説 の 現 状 につき 報 告 し たい. 2. サ 症 起 因 体 候 補 に 関 する 国 際 比 較 欧 米 でその 可 能 性 が 提 唱 されてきたマイコバクテリア と, 日 本 でその 可 能 性 が 提 唱 されてきたプロピオニバクテ リアが 今 回 の 国 際 比 較 の 検 討 対 象 とされた.マイコバクテ リアでは,ヨーロッパを 中 心 に 提 唱 されている 結 核 菌 (M. tuberculosis)とアメリカの 研 究 グループが 提 唱 している 非 定 型 抗 酸 菌 であるM. avium subsp. paratuberculosis が 検 討 された.プロピオニバクテリアでは,サ 症 病 変 部 から 分 離 培 養 が 可 能 なP. acnesと P. granulosumが 検 討 された.また, 常 在 菌 の 代 表 として 大 腸 菌 (E. coli)が 対 照 菌 として 検 討 された. 日 本 においては, 地 理 的 に 910km 離 れている 東 京 医 科 歯 科 大 学 附 属 病 院 と 熊 本 大 学 附 属 病 院 の 2 施 設 から 検 体 が 収 集 された.ヨーロッパにおいては,イタリア 国 ミラノの ニグアルダ 病 院,ドイツ 国 エッセンのリュークランドクリ ニック,イギリス 国 ロンドンのロイヤルブロンプトン 病 院 の3 施 設 から 検 体 が 収 集 された.ホルマリン 固 定 パラフィン 包 埋 されたリンパ 節 生 検 組 織 切 片 がマイクロチューブにい れて 搬 送 された.これらのチューブは 診 断 名 を 記 載 しない ままで 熊 本 大 学 に 集 められたあと, 東 京 医 科 歯 科 大 学 にて すべての 解 析 が 行 われた.それぞれの 検 体 の 組 織 学 的 診 断 は, 通 常 の 診 断 基 準 にもとづき 各 施 設 の 協 同 研 究 者 により なされ,その 情 報 は 解 析 がすべて 終 了 するまで 公 開 されな かった. 東 京 熊 本,およびイタリアからの 材 料 はすべて 切 除 生 検 による 表 在 リンパ 節 であった. 東 京 の 材 料 は,サ 症 24 例, 結 核 13 例, 反 応 性 リンパ 節 炎 25 例 からなる. 熊 本 の 材 料 は, サ 症 19 例, 結 核 15 例, 反 応 性 リンパ 節 炎 15 例 からなる.イ タリアの 材 料 は,サ 症 17 例, 結 核 17 例, 反 応 性 リンパ 節 炎 16 例 からなる.ドイツおよびイギリスからの 材 料 はすべて 縦 隔 鏡 下 に 生 検 された 縦 隔 リンパ 節 であった.ドイツの 材 料 は,サ 症 33 例, 結 核 5 例, 転 移 のない 肺 癌 所 属 リンパ 節 15 例 からなる.イギリスの 材 料 は,サ 症 15 例, 結 核 15 例, 転 移 のない 肺 癌 所 属 リンパ 節 15 例 からなる. 各 菌 種 に 特 異 的 なプライマーとプローブを 作 成 し, TaqMan PCR 法 にて 組 織 から 抽 出 した DNA 総 量 500μg あ たりの 菌 ゲノム 数 を 定 量 し,50 以 上 を 検 出 陽 性 検 体 として 解 析 をおこなった.その 結 果,4カ 国 いずれの 施 設 において も 検 出 率 に 有 意 差 はなく,P. acnesゲノムはサ 症 患 者 検 体 の 80~100%から 検 出 され,P. granulosumゲノムは 患 者 の35 12

3 ~80%で 検 出 された(Table 1).108 名 のサ 症 患 者 中,2 例 の 例 外 を 除 いてサ 症 患 者 のほとんど(98%)でいずれかの 種 のプロピオニバクテリアが 検 出 された(Table 2).P. acnes のみが 検 出 されたのは 各 施 設 のサ 症 患 者 の20~60%で,P. granulosum のみが 検 出 されたのは 各 施 設 とも 患 者 の0 ~ 20%と 低 率 であった. 両 者 のDNAいずれも 検 出 されたサ 症 患 者 の 頻 度 は, 各 施 設 において 有 意 な 差 は 認 められなかっ た.M. tuberculosisゲノムは 結 核 患 者 では65~80%で 検 出 さ れたが,サ 症 患 者 で 検 出 された 症 例 は 日 本 人 では 皆 無 で, ヨーロッパのサ 症 患 者 でも10% 以 下 の 検 出 率 であり,その 検 出 量 も 同 一 検 体 で 検 出 されるプロピオニバクテリアのゲ ノム 量 に 比 較 してごく 微 量 であった(Figure 1). 常 在 菌 の 対 照 として 大 腸 菌 ゲノム 数 をすべての 検 体 で 同 時 に 解 析 し たが, 多 くの 検 体 で 検 出 されず 検 出 されたものでもごく 微 量 であった. 結 核 症 例 の0~33%で,また, 反 応 性 リンパ 節 炎 症 例 の20~60%でプロピオニバクテリアのゲノムが 検 出 されたが,その 検 出 量 はサ 症 における 検 出 量 に 比 較 してご く 微 量 であった.また,M. avium subsp. paratuberculosisは いずれの 施 設 のサ 症 患 者 においてもまったく 検 出 されな かった(したがって 比 較 のための 図 表 から 本 菌 は 除 外 され ている). Table 1. Numbers of patients in whom bacterial DNA was detected in lymph nodes Table 2. Patterns of detection of different propionibacterial DNA in lymph nodes from patients with sarcoidosis 13

4 日 サ 会 誌 2003,23(1) Figure 1. QPCR measurement of bacterial DNA from lymph nodes of patients with sarcoidosis or tuberculosis, or from control lymph nodes. The y-axis shows the estimated numbers of bacterial genomes in 500 ng of total tissue DNA extracted from samples collected at different institutes. Some datum points overlap. PA, P. acnes; PG, P. granulosum; TB, M. tuberculosis; EC, E. coli. 14

5 3. 国 際 比 較 結 果 の 解 釈 について 感 染 症 においてサ 症 類 似 の 肉 芽 腫 が 形 成 されることは 既 に 知 られている.mycobacteria, herpesviruses, Histoplasma capsulatum, Treponema pallidum, Sporothrix schenckii, Coccidioides immitis, Schistosoma japonicum, Listeria monocytogenes, Rhodococcus species, and the agent of Whipple's diseaseなどがこれまで 報 告 されている.サ 症 は 全 世 界 で 認 められる 病 気 であることから,その 原 因 と 想 定 さ れる 起 因 体 は 特 別 な 感 染 病 原 体 というよりも,むしろ 広 く 世 界 に 流 布 しているものと 推 測 されている. サ 症 を 引 き 起 こしうる 起 因 物 質 に 関 しては,これまで 松 の 花 粉 16), 抗 酸 菌 17), マイコバクテリオファージ 18), ボレリ ア 菌 (Borreria bufgdorferi ) 19), 結 核 菌 3,4,5), HHV8(human herpesvirus 8) 20) などが 報 告 されているが,これらのいず れにおいてもそれが 病 変 部 から 分 離 あるいは 培 養 されたと する 報 告 はない.ボレリア 菌 原 因 説 は 患 者 での 抗 体 価 の 上 昇 を 根 拠 に1992 年 に 中 国 の 研 究 グループにより 提 唱 され たが,これは,サ 症 患 者 における 各 種 ウイルス 抗 体 価 の 上 昇 と 同 様 に, 非 特 異 的 な B 細 胞 活 性 化 に 起 因 する 現 象 であ ることが 判 明 している.HHV8 原 因 説 はnested PCRを 用 い た 解 析 から1997 年 にイギリスのグループが 提 唱 したが,そ の 後 の 追 試 の 結 果 がことごとく 陰 性 であり, 現 在 その 可 能 性 は 否 定 されている.このような 理 由 から, 今 回 の 国 際 比 較 においては,これらの 感 染 性 微 生 物 に 関 する 検 討 は 行 わ れなかった. これとは 対 照 的 に,プロピオニバクテリアは 日 本 人 のサ 症 患 者 から 生 検 されたリンパ 節 から 分 離 培 養 しうる 唯 一 の 細 菌 である 11). 今 回 の 研 究 では,P. acnes あるいは P. granulosum DNA が 日 本 人 サ 症 患 者 のみならずヨーロッパ 諸 国 におけるサ 症 患 者 においても 同 様 に 検 出 された.108 名 のうち2 例 の 例 外 は 存 在 したが,これらの 検 体 ではbglobin gene の PCR においてもその 増 幅 効 率 が 低 値 を 示 し ていたことから, 検 体 自 体 のDNAが 組 織 固 定 や 包 埋 の 過 程 で 極 度 に 変 性 していた 可 能 性 も 疑 われる. 問 題 となってい るプロピオニバクテリアはアメリカ 人 サ 症 患 者 5 名 から 採 取 されたリンパ 節 12 検 体 においても,その 全 例 に 検 出 され ている. 日 本 国 内 で 地 理 的 に 離 れた 東 京 と 熊 本 でその 検 出 率 に 差 はなく,また 日 本 と 比 較 してヨーロッパ 諸 国 におい てもその 検 出 率 に 有 意 差 は 認 められていない. 日 本 人 症 例 を 解 析 した 範 囲 内 では,プロピオニバクテリアの 検 出 率 お よび 検 出 量 ともに, 患 者 の 年 齢 や 性 別 とは 有 意 な 相 関 は 認 められていない. 結 核 菌 DNAは, 日 本 人 のサ 症 患 者 43 名 のうちいずれから も 検 出 されなかったが,ヨーロッパ 諸 国 のサ 症 患 者 では65 名 中 5 名 (8%)に 検 出 された. 結 核 菌 DNAが 検 出 されたサ 症 患 者 においては, 結 核 菌 が 病 因 に 関 与 している 可 能 性 を 必 ずしも 否 定 はできないが, 同 一 検 体 で 検 出 されるプロピ オニバクテリアのゲノム 数 の 方 が 圧 倒 的 に 多 量 であること から, 本 菌 の 方 が 局 所 の 炎 症 に 関 与 している 可 能 性 が 高 い. 結 核 症 以 外 の 検 体 にて 検 出 される 少 量 の 結 核 菌 DNAは, 病 変 形 成 に 関 与 しているというよりもむしろ,BCG 接 種 の 既 往 や 潜 在 感 染 に 起 因 する 可 能 性 のほうが 高 い.PCR 法 によ る 検 出 限 界 閾 値 に 近 いような 微 量 のDNAは, 検 体 の 測 定 感 度 や 測 定 誤 差 に 強 く 影 響 されてくる 可 能 性 もある. 従 って, これまでサ 症 検 体 からマイコバクテリアDNA を 定 性 的 3,4,5,21) PCR 法 にて 検 出 したとする 報 告 おいては,これを 定 量 的 PCR 法 にて 今 一 度 やり 直 してみる 必 要 がある. 今 回 の 検 討 では, 常 在 菌 としてのプロピオニバクテリア が 非 特 異 的 に 病 変 部 に 存 在 している 可 能 性 を 否 定 するため に, 同 様 な 常 在 菌 として 知 られている 大 腸 菌 に 関 しても 同 様 な 検 索 を 行 った.その 結 果,108 症 例 のサ 症 検 体 中 に 大 腸 菌 DNAが 検 出 されたのはわずか2 症 例 のみであり,その 検 出 量 も 微 量 であった.また,プロピオニバクテリアが 多 量 に 検 出 されたのはサ 症 検 体 のみであることから,リンパ 節 生 検 時 に 皮 膚 からコンタミした 可 能 性 も 低 い. 少 量 の 菌 DNAが 検 出 されることは 偶 発 的 にも 起 こりうるが, 本 菌 が リンパ 節 組 織 内 に 病 原 性 なく 存 在 しうることは 先 の 厚 生 省 研 究 班 の 培 養 結 果 からも 既 に 指 摘 されている 11). ドイツおよびイギリスの 結 核 症 および 対 照 リンパ 節 で は, 他 国 の 同 様 の 検 体 に 比 べて 高 頻 度 かつ 多 量 にプロピオ ニバクテリアが 検 出 された.この 理 由 としては,これらの 生 検 材 料 がすべで 縦 隔 鏡 にて 採 取 された 縦 隔 リンパ 節 であ ることに 起 因 している 可 能 性 がある.そこでドイツ 人 の 検 体 を 提 供 して 頂 いた 研 究 施 設 において, 縦 隔 リンパ 節 では なく, 日 本 の 材 料 と 同 様 な 表 在 リンパ 節 を 収 集 して 頂 き 追 加 解 析 を 行 った.すなわち,21 名 のドイツ 人 乳 癌 患 者 の 手 術 の 際 に 切 除 された 腋 下 リンパ 節 ( 転 移 有 りと 無 しをそれ ぞれ1 個 ずつ) 計 42 検 体 を 解 析 したところ, 少 量 のP. acnes ゲノムが2 名 (5%)で 検 出 されたのみであり,P. granulosum ゲノムはまったく 検 出 されなかった.この 同 一 施 設 におけ る 縦 隔 リンパ 節 と 表 在 リンパ 節 の 比 較 からは, 肺 からのリ ンパ 液 が 流 れ 込 む 縦 隔 リンパ 節 においては,サ 症 病 変 の 有 無 に 関 係 なく 高 率 高 濃 度 にプロピオニバクテリアが 常 在 している 可 能 性 が 想 定 される.サ 症 における 肉 芽 腫 形 成 が 肺 と 肺 門 部 リンパ 節 に 高 率 に 認 められる 理 由 は, 案 外 この ような 本 菌 の 常 在 様 式 と 関 係 あるのかもしれない. 結 核 菌 DNAは 結 核 症 検 体 の65%~80%に 検 出 され,その 検 出 量 もサ 症 におけるプロピオニバクテリアDNA の 検 出 量 と 大 差 は 認 めなかった. 一 部 の 結 核 症 リンパ 節 において 結 核 菌 DNAが 検 出 できなかった 理 由 として, 各 施 設 からの 15

6 日 サ 会 誌 2003,23(1) 結 核 症 検 体 において 乾 酪 壊 死 を 伴 う 肉 芽 腫 病 変 の 量 にかな りのバラツキがあることに 関 連 しているらしい. 結 核 菌 DNA 陰 性 であった 症 例 の 多 くが 定 型 的 な 乾 酪 壊 死 病 変 の 乏 しい 症 例 であったことや, 我 々 自 らが 収 集 した 東 京 の 結 核 症 検 体 では, 乾 酪 壊 死 の 明 瞭 な 肉 芽 腫 病 変 が 全 体 の 50% 以 上 を 占 めているものが 殆 どであり,これらの 検 体 では 例 外 なく 本 菌 DNAが 検 出 されているからである. 4. ISH 法 によるP.acnes DNAの 局 在 山 田 ら 22) は,サ 症 リンパ 節 内 に 検 出 されるP. acnes DNA とサ 症 肉 芽 腫 形 成 との 病 因 的 関 連 を 検 証 するために, 定 量 的 PCR 法 にて 検 出 される 多 量 のP. acnes DNAの 組 織 内 分 布 をIn situ hibridization(ish) 法 を 用 いて 解 析 した. 本 研 究 では,catalysed reporter deposition(card)という 新 しい シグナル 増 幅 法 を 用 いた 高 感 度 の ISH 法 を 応 用 して 組 織 切 片 中 のP. acnes DNAの 検 出 に 成 功 している.サ 症 病 変 部 で 肉 芽 種 性 炎 症 部 と 非 肉 芽 腫 部 それぞれのCARDシグナル 数 を 光 学 顕 微 鏡 下 に 測 定 しその 組 織 内 分 布 を 検 討 するととも に, 結 核 性 肉 芽 腫 病 変 や 反 応 性 リンパ 節 炎 における 測 定 結 果 とも 比 較 することにより,P. acnes DNAが 肉 芽 腫 内 に 集 積 して 存 在 することを 示 されている(Figure 2, 3).また, 同 一 検 体 における 定 量 系 PCR 法 とISH 法 との 結 果 を 比 較 す ることで,ISH 法 による 組 織 学 的 な 局 在 検 索 法 がこれまで のPCR 法 によるゲノム 定 量 法 とよく 相 関 したと 報 告 してい る(Figure 4). Figure 2. CARD with streptavidin conjugated with horseradish peroxidase for P. acnes in sarcoid (A) and control (B) lymph nodes. Note abundant signals in sarcoid granuloma and the single signal (arrow) in hyperplastic sinus of the control lymph node. Figure 3. Numbers of signals by CARD for P. acnes in lymph nodes from patients with sarcoidosis or tuberculosis, and in control lymph nodes. Signals were counted in both granulomatous areas ('inside Gr') and nongranulomatous areas ('outside Gr'). Closed circles, samples with positive results by QPCR, and open circles, samples with negative results by QPCR. The horizontal bars show, from bottom to top, the 25th percentile, median, and 75th percentile. Mann-Whitney U test. Figure 4. Correlation between results of CARD and QPCR. Closed circles, sarcoid samples. Open circles, tuberculous and control samples. Spearman's rankorder correlation. 16

7 一 般 に, 肉 芽 腫 反 応 とは 細 胞 内 停 滞 性 抗 原 に 対 する 宿 主 の 防 衛 反 応 であり,サ 症 の 原 因 として 想 定 される 原 因 物 質 (サ 症 起 因 体 )は,サ 症 病 変 部 において 肉 芽 腫 性 炎 症 局 所 に 集 積 して 存 在 している 必 要 がある.したがって,P. acnes DNA が 肉 芽 腫 内 に 集 積 して 認 められるという 病 理 形 態 学 的 な 知 見 は,サ 症 病 変 部 において 本 菌 が 無 意 味 に 存 在 して いるのではなく,これが 肉 芽 腫 の 形 成 に 積 極 的 に 関 与 して いることを 強 く 示 唆 しているものと 考 えられる. いることは 確 かである. 従 って, 内 在 性 の 細 菌 として 常 在 するがゆえに 通 常 では 起 こり 得 ないアレルギー 反 応 が, 先 天 的 あるいは 後 天 的 に 獲 得 されたサ 症 患 者 特 有 の 免 疫 学 的 内 在 性 素 因 に 起 因 して,サ 症 という 全 身 性 肉 芽 腫 疾 患 を 引 き 起 こしている 可 能 性 がある. 5. 宿 主 要 因 サ 症 における 炎 症 反 応 は, 活 性 化 されたT 細 胞 とマクロ ファージにより 成 り 立 っており 23), 病 変 部 肺 におけるサイ トカイン 産 生 の 解 析 からは,これが 何 らかの 未 知 の 抗 原 物 質 に 対 する Th1 タイプの 免 疫 反 応 であることが 知 られてい る 24).もしプロピオニバクテリアがサ 症 の 起 因 体 となって いるとすれば, 本 菌 に 由 来 するなんらかの 抗 原 物 質 に 対 し てサ 症 患 者 特 有 の 免 疫 反 応 が 存 在 していなければならな い. 近 年, 江 部 ら 25) は,P. acnes 由 来 の 蛋 白 抗 原 を 用 いて 末 梢 血 リンパ 球 の 刺 激 試 験 を 行 い, 慢 性 安 定 期 にあるサ 症 患 者 の 約 2 割 の 症 例 において, 本 疾 患 に 特 異 的 な 細 胞 性 免 疫 反 応 が 検 出 されたと 報 告 している(Figure 5). 彼 らが 検 索 に 用 いたリコンビナント 蛋 白 抗 原 (RP35)は,P. acnes の ゲノムDNA ライブラリーをサ 症 患 者 血 清 にて 免 疫 スク リーニングして 得 られた 菌 体 由 来 のリコンビナント 蛋 白 抗 原 であり, 遺 伝 子 解 析 の 結 果 からは,これがP. acnes の trigger factor 蛋 白 に 由 来 していることが 判 明 している (Figure 6).これらの 知 見 は,サ 症 患 者 の 宿 主 要 因 として, 本 菌 に 対 する 細 胞 性 免 疫 型 のアレルギー 素 因 が 存 在 し,こ の 疾 病 素 因 を 基 盤 に, 本 菌 の 異 所 性 増 殖 にともなう 肉 芽 腫 形 成 が 生 じている 可 能 性 を 示 唆 している. サ 症 の 病 因 や 疾 病 発 生 機 構 においては 起 因 体 側 の 要 因 よ りも,このような 宿 主 要 因 のほうがより 重 要 であり,この ことは, 病 変 部 組 織 の 抽 出 物 を 患 者 の 皮 下 に 投 与 してその 後 の 肉 芽 腫 形 成 の 有 無 を 判 定 するクベイムテスト 26) の 現 象 からも 容 易 に 推 測 できる. 花 粉 症 に 代 表 されるように, 環 境 中 に 常 在 する 抗 原 物 質 でも, 患 者 側 の 内 在 性 素 因 に 起 因 してアレルギー 反 応 が 誘 導 されることはよく 知 られてい る.このような 内 在 性 素 因 に 起 因 した 過 敏 性 免 疫 反 応 にお いては, 花 粉 抗 原 のような 抗 原 暴 露 形 式 であれば,クーム スI 型 のアナフィラキシー 反 応 が 主 体 となるが, 結 核 菌 に 代 表 されるような 細 胞 内 寄 生 性 の 細 菌 に 対 しては, 通 常 クー ムスIV 型 の 遅 延 型 アレルギー 反 応 が 誘 導 される.サ 症 病 変 部 に 認 められるP. acnes DNAや 菌 体 成 分 はすべて 細 胞 内 に 局 在 しており,P. acnesが 細 胞 内 で 生 存 しうるかどうかは 不 明 であるが, 細 胞 内 に 長 期 停 滞 しうる 抗 原 物 質 を 保 有 して Figure 5. Response by peripheral blood mononuclear cells (PBMC) to RP35 from P. acnes and purified protein derivative (PPD) from M. tuberculosis. Fresh peripheral blood was collected from patients with sarcoidosis (Sar: n = 50), tuberculosis (TB: n = 21), and rheumatoid arthritis (RA: n = 32) and from healthy controls (Cont: n = 32). SI, stimulation index. Some datum points overlap. Mann-Whitney U test. The dotted lines show the threshold, set at the mean + 3SD of the 32 samples from the controls. The horizontal bars show, from bottom to top, the 25th percentile, median, and 75th percentile. The response to RP35 was greater in PBMC from patients with sarcoidosis than from patients with tuberculosis (p = 0.024) or arthritis (p = 0.008), or from the controls (p < 0.001). The response to PPD was greater in PBMC from patients with tuberculosis than those from patients with sarcoidosis (p < 0.001) or arthritis (p = 0.003), or from the controls (p < 0.001). Responses to RP35 higher than the threshold (SI = 1.67) were found only in sarcoidosis. The frequency of such responses was 9 (18%) of the 50 patients. Responses to PPD higher than the threshold (SI = 8.23) were found only in tuberculosis, and at a frequency of 8 (38%) of 21 patients. 17

8 日 サ 会 誌 2003,23(1) Figure 6. Alignment of the complete amino acid sequence of the trigger factor of P. acnes (A) obtained from Ref. 25 with the complete sequence of the trigger factor of M. tuberculosis (B) obtained from the Swiss-Prot database. Identical amino acids are joined by vertical lines. + indicates a conservative change. Arrows mark the 5'- and 3'- terminal regions of RP 実 験 モデル 先 に 紹 介 した P. acnes の trigger factor 蛋 白 (RP35)をア ジュバントとともにマウスに 皮 下 免 疫 すると, 一 部 (25~ 57%)のマウスで 肺 にサ 症 類 似 の 肉 芽 腫 性 病 変 が 誘 導 され る(Figure 7). 蛋 白 抗 原 のかわりに 菌 体 そのものを 用 いて も 結 果 は 同 様 である.また 正 常 マウスの 約 1/3 で 肺 からP. acnesが 培 養 可 能 であることから, 感 作 免 疫 のみにて 肺 肉 芽 腫 を 形 成 するマウスでは, 肺 にP. acnesが 常 在 性 に 感 染 して いる 可 能 性 がある.ヒトの 末 梢 肺 組 織 や 肺 門 部 リンパ 節 か らも 約 半 数 の 症 例 で 本 菌 が 培 養 可 能 であり, 他 の 細 菌 類 は ほとんど 検 出 されないことから,P. acnesはこれらの 組 織 に 常 在 感 染 している 可 能 性 が 高 い. 宿 主 の 本 菌 に 対 する 過 敏 性 免 疫 反 応 が 素 因 となりサ 症 が 発 症 しているのであれば 本 実 験 系 をサ 症 の 実 験 モデルとみ なすことができる. 細 胞 内 細 菌 に 有 効 な 抗 生 剤 による 除 菌 処 置 が, 本 実 験 モデルにおける 肺 肉 芽 腫 の 形 成 を 防 止 でき る 可 能 性 があり, 現 在 その 解 析 が 進 行 中 である. Figure 7. Pulmonary granulomas caused experimentally in mice by a recombinant trigger-factor protein, RP35, of P. acnes. Female C57BL/6 mice were sensitized by weekly subcutaneous injections of 50μg of RP35 emulsified with complete Freund's adjuvant for 3 weeks, and examined 3 days after the last sensitization. Note the many granulomas scattered throughout the lung (A, original magnification, 22) and a granuloma with many lymphocytes around a core of epithelioid cells with rich eoshinophilic cytoplasm (B, 600). 7. 新 しい 感 染 症 の 概 念 サ 症 の 原 因 についてはこれまで, 経 気 道 的 にせよ 血 行 性 にせよ 何 らかのルートで 原 因 微 生 物 が 外 界 から 侵 入 し 疾 患 を 引 き 起 こすものと 推 測 されていたが,これからは 全 く 違 った 考 え 方 をする 必 要 がでてきた. 健 常 人 の 肺 やリンパ 節 に 既 にP. acnesが 常 在 しているとなると,サ 症 という 病 気 は 菌 が 外 から 侵 入 して 発 病 するのではなく, 宿 主 のアレル ギー 反 応 がある 閾 値 を 超 えて 始 動 すると, 菌 がもともと 存 在 する 局 所 を 中 心 にあたかも 花 が 咲 くようにぽつぽつと 肉 芽 腫 ができてくる と 考 えたほうが 自 然 なのかもしれない. このような 考 え 方 は,サ 症 患 者 で 肺 や 肺 門 部 リンパ 節 の 病 変 が 高 頻 度 である 理 由 や,びまん 性 粒 状 影 を 呈 する 肺 野 病 変 の 成 り 立 ちなどを 説 明 するうえでは 好 都 合 かもしれない. P. acnesに 関 しては 共 生 という 言 葉 がよく 使 われる. 常 在 菌 はヒトの 身 体 のなかに 共 存 している 必 要 があり, 種 々の 手 段 を 用 いて 波 風 立 てないように 静 かにしており, 18

9 時 には 我 々にとってメリットのあることをしているのかも しれない.P. acnesとの 共 生 がうまくいく 宿 主 環 境 を 有 する 健 康 人 が 多 い 中 で, 一 部 には 共 生 がうまくいかず, 本 菌 が 保 有 するなんらかの 抗 原 物 質 に 対 する 遅 延 型 アレルギー 体 質 を 有 する 人 が 存 在 する.このような 疾 病 素 因 を 有 する 人 では,ストレス 等 の 環 境 要 因 を 契 機 にP. acnes の 異 常 増 殖 ( 常 在 局 所 での 増 菌 または 異 所 性 増 菌 )が 起 こりサ 症 が 発 症 してくるものと 考 えられる(Figure 8). いる.これは 古 くからの 感 染 症 の 概 念 を 凌 駕 するものにな りつつある. 微 生 物 の 感 染 が 生 体 に 与 える 影 響 やその 機 序 は 決 して 一 通 りではない. 感 染 症 専 門 医 であるカサデバル と, 細 菌 学 免 疫 学 を 専 門 とするピロフスキー 27) は,こう いった 個 体 反 応 の 多 様 性 をも 考 慮 した 新 しい 感 染 症 の 概 念 を 提 示 している. 彼 らはウイルスから 細 菌 にいたるまでの すべての 感 染 症 を 宿 主 の 免 疫 反 応 性 とそれによって 引 き 起 こされる 病 変 の 程 度 との 関 連 性 から 6 つのクラスに 分 類 す ることで,コッホの3 原 則 ではもはや 包 括 できなくなった 感 染 症 の 概 念 を 整 理 しようと 試 みている(Figure 9). 彼 らの 分 類 に 従 えば,サ 症 はP. acnes 菌 によるクラス6 型 の 感 染 症 として 定 義 できるのかもしれない. Figure 8. Host-pathogen interactions: the role of P. acnes in the etiology of sarcoidosis. P. acnes is indigenous to the skin and intestine. Symbols: +, when condition is present; -, when condition is absent. (-/+, present in some and absent in others.) This anaerobic bacterium can persist intracellularly in the lungs and lymph nodes and proliferate locally (here) or ectopically (in other organs) in the presence of certain environmental factors related to hormones, stress, living habits, and so on. P. acnes may proliferate in healthy people also, but sarcoidosis patients have Th1 hypersensitivity to bacterial antigens due to abnormal immunoreactivity that can be secondary and acquired by unknown mechanisms or can be determined hereditarily because of the genetic polymorphism of human leukocyte antigens (HLA), some immunoregulatory genes, or other unidentified genes. 昔 でいう 感 染 症 のコッホ 原 則 からすれば,ひとつの 生 き た 微 生 物 が 体 内 に 侵 入 して 同 一 の 病 状 を 呈 する 疾 患 を 引 き 起 こし,かつその 微 生 物 が 病 巣 から 分 離 される.それを 証 明 することが 感 染 症 の 原 点 であると 考 えられてきた. 確 か にそこにも 量 とか 時 間 的 因 子 などを 含 めた 生 体 の 反 応 性 の 問 題 はあった.しかし 分 子 生 物 学 的 あるいは 免 疫 学 的 にそ の 原 因 や 機 序 が 分 かりつつある 時 代 になると,いわゆる 個 の 反 応 性 の 重 要 性 が 再 認 識 されるようになってきた.ひ とつのものが 入 ってあるひとにはこういう 反 応,あるヒト には 違 った 反 応 をするというような 新 しい 概 念 がうまれて Figure 9. Host-pathogen interactions: redefining the basic concepts of virulence and pathogenicity. Six damageresponse curves for six classes of microbial pathogens. The y-axis denotes the amount of damage to the host resulting from the host-pathogen interaction. The x-axis denotes the magnitude of the host immune response. 'Variable': in these classes, the amount of damage depends greatly on the individual host. A microorganism typical of each class is shown in parentheses. Pathogen class 6, of microorganisms that cause damage only when the immune response is strong, is largely a theoretical category. A microorganism that might meet class 6 criteria is Helicobacter pylori, a human pathogen discovered to be associated with peptic ulcer disease. The class is included to describe the growing list of diseases that may be the result of infectious microorganisms, such as sarcoidosis and both Crohn's and Whipple's diseases. 19

10 日 サ 会 誌 2003,23(1) 8. 治 療 法 開 発 への 期 待 最 後 にサ 症 の 治 療 の 展 望 について 述 べる. 確 かに 疾 患 の 原 因 を 明 らかにするプロセスも 重 要 かもしれないが, 胃 潰 瘍 におけるピロリ 菌 のときのように, 先 に 除 菌 療 法 が 病 態 の 改 善 に 有 効 であることを 証 明 するほうが,より 実 際 的 な のかもしれない. 抗 生 剤 投 与 により 皮 膚 表 面 や 腸 内 の 細 菌 が 消 えることはないであろうが, 肺 やリンパ 節 で 異 常 増 殖 するP. acnesは 消 える 可 能 性 がある. 既 に 形 成 された 肉 芽 腫 は 別 としても,その 病 変 が 遷 延 化 したり, 肉 芽 腫 病 変 があ ちこちに 広 がるような 病 態 に 対 しては 何 らかの 治 療 効 果 が あるかもしれない.また,trigger factor 蛋 白 などの 責 任 抗 原 が 明 らかとなれば,その 抗 原 エピトープに 対 する 宿 主 側 の 免 疫 反 応 を 何 らかの 方 法 で 特 異 的 に 抑 制 することも 可 能 と なるかもしれない.サ 症 のP. acnes 原 因 説 は 日 本 を 中 心 に 発 展 してきた 学 説 であり, 近 い 将 来, 治 療 に 関 しても 日 本 主 導 でその 開 発 が 検 討 されるよう 期 待 する. 引 用 文 献 1) Hunninghake GW, Costabel U, Ando M, et al: ATS/ERS/ WASOG statement on sarcoidosis. Sarcoidosis Vasc Diffuse Lung Dis 1999; 16: ) Graham DY, Marcksich DC, Kalter DC: Isolation of cell walldefective acid-fast bacteria from skin lesions in patients with sarcoidosis. In: Grassi C, Rizzato G, Pozzi E eds. Sarcoidosis and other granulomatous disorders. Amsterdam: Elsevier, 1988; ) Saboor SA, Johnson NM, McFadden J: Detection of mycobacterial DNA in sarcoidosis and tuberculosis with polymerase chain reaction. Lancet 1992; 339: ) Fidler HM, Rook GA, Johnson NM, et al: Mycobacterium tuberculosis DNA in tissue affected by sarcoidosis. Br Med J 1993; 306: ) Popper HH, Winter E, Hofler G: DNA of Mycobacterium tuberculosis in formalin-fixed, paraffin-embedded tissue in tuberculosis and sarcoidosis detected by polymerase chain reaction. Am J Clin Pathol 1994; 101: ) Bocart D, Lecossier D, De Lassence A, et al: A search for mycobacterial DNA in granulomatous tissues from patients with sarcoidosis using the polymerase chain reaction. Am Rev Respir Dis 1992; 145: ) Richter E, Greinert U, Kirsten D, et al: Assessment of mycobacterial DNA in cells and tissues of mycobacterial and sarcoid lesions. Am J Respir Crit Care Med 1996; 153: ) Vokurka M, Lecossier D, du Bois RM, et al: Absence of DNA from mycobacteria of the M. tuberculosis complex in sarcoidosis. Am J Respir Crit Care Med 1997; 156: ) Graham DY, Markesich DC, Kalter DC, et al: Isolation of cell wall-defective acid-fast bacteria from skin lesions of patients with sarcoidosis. In; Grassi C, Rizzato G, Pozzi E. eds. Sarcoidosis and other granulomatous disorders. Elsevier, Amsterdam, 1988; ) el-zaatari FAK, Naser SA, Markesich DC, et al: Identification of Mycobacterium avium complex in sarcoidosis. J Clin Microbiol 1996; 34: ) Abe C, Iwai K, Mikami R, et al: Frequent isolation of Propionibacterium acnes from sarcoidosis lymph nodes. Zentralbl Bakteriol Mikrobiol Hyg (A) 1984; 256: ) Ishige I, Usui Y, Takemura T, et al: Quantitative PCR of mycobacterial and propionibacterial DNA in lymph nodes of Japanese patients with sarcoidosis. Lancet 1999; 354: ) Yi ES, Lee H, Suh YK, et al: Experimental extrinsic allergic alveolitis and pulmonary angiitis induced by intratracheal or intravenous challenge with Corynebacterium parvum in sensitized rats. Am J Pathol 1996; 149: ) Ichiyasu H, Suga M, Matsukawa A, et al: Functional roles of MCP-1 in Propionibacterium acnes-induced, T cellmediated pulmonary granulomatosis in rabbits. J Leukoc Biol 1999; 65:

11 15) Eishi Y, Suga M, Ishige I, et al: Quantitative analysis of mycobacterial and propionibacterial DNA in lymph nodes from Japanese and European patients with sarcoidosis. J Clin Microbiol 2002; 40: ) Cummings MN, Hudgins PC: Chemical constituents of pine pollen and their possible relationship to sarcoidosis. Am J Med Sci 1958; 236: ) Vanek J, Schwarz J: Demonstration of acid-fast rods in sarcoidosis. Am Rev Respir Dis 1970; 101: ) Manckiewcz E, Beland J: The role of mycobacteriophages and of cortisone in experimental tuberculosis and sarcoidosis. Am Rev Respir Dis 1964; 89: ) Hua B, Li QD, Wang FM, et al: Borrelia burgdorferi infection may be the cause of sarcoidosis. Chin Med J 1992; 105: ) Alberti LD, Piattelli A, Artese L, et al. Human herpesvirus 8 variants in sarcoid tissues. Lancet 1997; 350: ) Li N, Bajoghli A, Kubba A, et al: Identification of mycobacterial DNA in cutaneous lesions of sarcoidosis. J Cutan Pathol 1999; 26: ) Yamada T, Eishi Y, Ikeda S, et al: In situ localization of Propionibacterium acnes DNA in lymph nodes from sarcoidosis patients by signal amplification with catalysed reporter deposition. J Pathol 2002; 198: ) Hunninghake GW, Crystal RG: Pulmonary sarcoidosis: a disorder mediated by excess helper T-lymphocyte activity at sites of disease activity. N Engl J Med 1981; 305: ) Moller DR, Forman JD, Liu MC, et al: Enhanced expression of IL-12 associated with Th1 cytokine profiles in active pulmonary sarcoidosis. J Immunol 1996; 156: ) Ebe Y, Ikushima S, Yamaguchi T, et al: Proliferative response of peripheral blood mononuclear cells and levels of antibody to recombinant protein from Propionibacterium acnes DNA expression library in Japanese patients with sarcoidosis. Sarcoidosis Vasc Diffuse Lung Dis 2000; 17: ) Siltzbach LE: The Kveim test in sarcoidosis. JAMA 1961; 178: ) Casadevall A, Pirofski LA: Host-pathogen interactions: redefining the basic concept of virulence and pathogenicity. Infect Immun 1999; 67: