Staphylococcus saprophyticus属に関する微生物バイオレームページ
Classification
高次分類
Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Staphylococcaceae
種
NCBI.JP より。 Taxonomy
Staphylococcus saprophyticus
Description and significance
Staphylococcusはグラム陽性、コアグラーゼ陰性の通性ブドウ球菌で、女性における膀胱炎の主要原因、ヒトにおける合併症なしの尿路感染（UTI）と関連しています。 また、性的に活発な若い女性の尿路感染症の10〜20％を引き起こしています。 他のブドウ球菌と同様に、S. saprophyticusは球状で、ブドウの房に似ている。 S. saprophyticusは、ヒトの尿路に定着し、尿検体から分離される。 若い女性ほど尿路に定着しやすく、性交渉によって感染が広がります。 S. saprophyticusは通常、体内には存在しない。 また、死んだ動物の死骸からも分離されます。
1962年、Torres Pereiraは急性尿路結石の女性から抗原51を持つコアグラーゼ陰性ブドウ球菌を初めて分離した。 この抗原は後にS. saprophyticusに分類された。 S. saprophyticusを特定するための実験室検査は、抗生物質Novobiocinに対する耐性とコアグラーゼの非存在に基づいて行われる。
ゲノム構造
2005年現在、S. saprophyticus（ATCC 15305株）のゲノムは日本人研究者によって完全に配列決定されています。 S. saprophyticusは2,516,575 bpの円形染色体、2,446のORF、そして38.4と22.9 kbのサイズの二つのプラスミドを含んでいます。 この生物の発生過程の理解を深めるために、ゲノムの塩基配列が決定された。 全ゲノムのショットガンシーケンスを行い、1-2kbまたは10kbのインサートに配列が決定されました。 その後、PHRED/PHRAP/CONSEDプログラムを用いてインサートのアセンブルを行った。 ギャップは、各ギャップの末端に特定のプライマーを使用したPCRダイレクトシークエンスによって埋められました。
S.saprophyticusのゲノムには、Staphylococcal cassette chromosomes（SCC）、挿入配列、ゲノムアイランドなど多くの可動要素が含まれています。 SCCsは2段階の過程を経てゲノムに組み込まれたと考えられ、制限酵素による修飾系とカセット染色体リコンビナーゼ（Ccr）を含んでいる。 このSCCは、ブドウ球菌の病原性や抗生物質耐性に寄与する役割を担っている。 S. saprophyticusのゲノムアイランドは、Staphylococci aureusのような病原性に関連する他のStaphylococciゲノムのゲノムアイランドとは異なり、抗生物質streptomycinとfosfomycinに対する耐性に関連している。 これらの可動要素は、他の細菌種間での横方向の遺伝子移動を可能にする。
2つのプラスミドは、細胞の浸透圧を調節するアクアポリンの遺伝子を搭載している。 プラスミドの複数コピーにより、より多くの水チャネルを発現させることができる。
細胞の構造と代謝
Staphylococcus saprophyticusは、コアグラーゼ陰性のStaphylococcusの一種である。 他のブドウ球菌と同様に、グラム陽性で、球形をしており、通性嫌気性である。 常に変化するpH、浸透圧、ヒト尿中の尿素濃度に適応するため、豊富なトランスポーター系を持っている。 その適応のひとつが、2つのプラスミドで発現される遺伝子である。 このプラスミドにはアクアポリンZをコードする遺伝子が含まれており、作られる水路の量はプラスミドのコピー数で調節される。 pHを調節するために、S. saprophyticusは2つのNa+/H+アンチポーターを持ち、プロトンを取り込むことによって細胞を恒常的に保っている。 細菌は生存のために鉄を必要とする。 S. saprophyticusはシデロフォアを持たないが、他の手段で鉄を獲得している。 鉄を含む2価の陽イオンを細胞内に輸送するために、pH駆動型シンポーターとナトリウム依存型シンポーターの両方を備えているのである。 これらの輸送システムにより、S. saprophyticusは尿路で急速に増殖することができます。
S. saprophyticusは、尿素を加水分解し、アンモニアの誘導体を生成するウレアーゼを含んでいます。 このようにして、細胞は窒素を代謝しているのです。 ウレアーゼ活性は、尿路結石の感染要因として知られている。
S. saprophyticusは、フィブロネクチンとの結合に関与すると考えられるオートリシンを含んでいます。 また、S. saprophyticusには160kDaの表面ポリペプチドがあり、これがヘマグルチニンとして働き、フィブロネクチンとの結合を媒介することが分かっている。 このポプリペプチドに対する抗体は、赤血球凝集を阻害する。 S. saprophyticusは、尿路の真核細胞への接着に寄与する特異的なアドヘシン（接着剤）を含んでいる。
Ecology
Staphylococcus saprophyticusは、尿路上皮細胞や羊赤血球に付着し、血球凝集を引き起こす。 S. saprophyticusは日和見感染症であり、健康な免疫系を持つ正常なヒトにはほとんど存在しない。 殺精子剤やカンジダ感染症は膣内細菌叢に影響を与え、感染リスクを高める。 Staphylococcusは宿主である動物以外では生存できない。
Pathology
Staphylcoccus saprophyticusは、健康な人間にはもともと存在しないものである。 性行為や動物との接触によってヒトに感染する。 S. saprophyticusは、若い女性やあらゆる年齢の男性の尿路に定着する。 感染は直腸や膣に広がることもあります。 殺精子剤やカンジダ菌の感染による生殖器領域の変化は、S. saprophyticusの感染率を高めます。 ウレアーゼ活性は、尿路結石の感染因子として知られています。 腎臓結石や尿管結石はS. saprophyticusの感染に関連している。 感染による重症化には、腎盂腎炎、敗血症、腎結石症、心内膜炎などがある。 また、夏から春にかけて、家畜（牛、羊、豚）との接触や屋外での水泳で感染リスクが高まることがわかった。 saprophyticusの病原因子は、表面関連タンパク質であるリポテイコ酸による尿路上皮細胞への付着、フィブロネクチンに結合するヘマグルチニン、ヘモリシン、および細胞外スライムの産生である。」
最近の研究により、S. saprophyticusは日和見感染であることが判明している。
バイオテクノロジーへの応用
病原体であるため、Staphylococcus saprophyticusの積極的な利用はないようである。
Current Research
Staphylcoccus saprophyticusに関する最近の研究の一部を紹介します。
「単回経口投与を受けた健康ボランティアにおける徐放性シプロフロキサシン（1000ミリグラム）とレボフロキサシン（500ミリグラム）の尿中殺菌活性」
フルオロキノロンは尿路結石の治療に選ばれた薬ですが、その効果は尿のpHと内容物に影響されます。 ドイツの製薬会社から発売されている2つの薬について研究が行われました。 徐放性薬剤であるCiprofloxacinと別の薬剤Levofloxacinがテストされました。 レボフロキサシンは、シプロフォキサシンよりもS. saprophyticusに効果があることが示されました。 これは実験室での試験であり、臨床試験ではない。 790>
“The presence of peptidoglycan O-acetyltransferase in various staphylococcal species correlates with lysozyme resistance and pathogenicity”
リゾチームによる攻撃に抵抗する能力は、微生物がより効果的に感染しコロニー化することを可能にします。 本研究では、ペプチドグリカンのOアセチル化がリゾチームに対する抵抗性を付与することが明らかになった。 S. saprophyticusは、細胞壁のOアセチル化が見られるが、より病原性の高い他の生物ほどではないことがわかった。 790>
“Whole genome sequence of Staphylococcus saprophyticus reveals the pathogenesis of uncomplicated urinary tract infection”
日本の研究者は全ゲノムショットガンシーケンスを用いてStaphylococcus saprophyticusの全ゲノム配列を決定した。 彼らは1-2kbまたは10kbのインサートで配列決定した。 その後、PHRED/PHRAP/CONSEDプログラムを用いてインサートのアセンブルを行った。 ギャップは、各ギャップの末端に特定のプライマーを使用して、PCRダイレクトシークエンスによって埋められました。 予測されたORFの機能は、非冗長タンパク質データベースに対するBLASTプログラム検索に基づいて割り当てられた。 また、付着性試験と血液凝固試験も行った。 790>
黒田真也・山下明彦・平川博之・熊野真一・森川和彦・東出昌彦・丸山明彦・猪瀬洋一・的場和也・藤浩志・久原聡・服部真一・大田哲也.日本学術振興会特別研究員.日本学術振興会特別研究員. 2005. Staphylococcus saprophyticusの全ゲノム配列から、合併症のない尿路感染症の病態が明らかになった。 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102:13272-13277
Novick, R. P. (2003) Plasmid 49:, 93-105.Raz, Raul., Colodner, Raul., Kunin, Calvin M. 2005.全ゲノム配列の解析により、非典型的な尿路感染症が明らかになった。 あなたは誰ですか-Staphylococcus saprophyticus? CID 2005:40 ppg. 896-898.
Torres Pereira A. Coagulase-negative strains of staphylococcus possessing antigen 51 as agents of urinary infection. J Clin Pathol 1962; 15:252
Pead, Linda.Maskell, Rosalind.Morris, Julie.J.Clin Pathol 1962; 15:252
Pead, Linda.Maskell,Rosalind. 尿路感染症病原体としてのStaphylococcus saprophyticus：6年間のプロスペクティブ調査。 英国医学雑誌。 1985年10月26日。 291巻、ppg. 1157-1159.
Navarre, W. W., and O. Schneewind. 1999. グラム陽性菌の表面タンパク質とその細胞壁エンベロープへのターゲティング機構. Microbiol. Mol. Biol. 790>
Gatermann S, Meyer H G. Staphylococcus saprophyticus hemagglutinin binds fibronectin.（英語名：Staphylococcus saprophyticus hemagglutin）. Infect Immun. 1994;62:4556–4563.
F. M. E. Wagenlehner, M. Kinzig-Schippers, U. Tischmeyer, C. Wagenlehner, F. Sorgel, and K. G. Naber 健康ボランティアにおけるExtended Release Ciprofloxacin (1,000 Milligrams) vs Levofloxacin (500 Milligrams) in Single Oral Doseの尿中殺菌能Antimicrob． Agents Chemother., November 1, 2006; 50(11): 3947 – 3949.
Bera, A., R. Biswas, S. Herbert, and F. Götz.（ドイツ語）: 3947 – 3949. 2006. 様々なブドウ球菌種におけるペプチドグリカンO-アセチルトランスフェラーゼの存在は、リゾチーム耐性および病原性と相関している。 Infect. Immun. 74:4598-4604.
Marrie, T. J., and J. W. Costerton. 1983. 泌尿器科細菌のプラスチック表面への付着に関する走査型電子顕微鏡的研究.Appl.Environ. Microbiol. 45:1018-1024.
Edited by Paul Wong, student of Rachel Larsen, UCSD..