バクテリア

Martina Feichterは、インスブルックの選択科目の薬局で生物学を学び、薬用植物の世界にも没頭しました。そこから、今日まで彼女を魅了している他の医学的トピックまでそう遠くはありませんでした。彼女はハンブルクのアクセルシュプリンガーアカデミーでジャーナリストとして訓練を受け、2007年からhouseofgoldhealthproductsで働いています。最初は編集者として、2012年からはフリーランスのライターとして働いています。

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いくつかの細菌は感染症の重要な病原体です。しかし、ほとんどのバクテリアは人間に病気を引き起こしませんが、場合によっては有用ですらあります。たとえば、腸内の多くの「善玉菌」は消化を助けます。バクテリアについてもっと読む：バクテリア細胞の構造は何ですか？バクテリアはどれくらいの大きさですか？どんな種類のバクテリアがいますか？主な細菌感染症は何ですか？

この病気のICDコード：ICDコードは、医療診断のための国際的に認められたコードです。それらは、例えば、医師の手紙や仕事ができないことの証明書に記載されています。 A01A37A56J14A36A39A54A74A55A00A15A35A02

簡単な概要

細菌-定義：核のない微視的な単細胞生物
バクテリアは生き物ですか？はい、必要な基準（代謝、成長、生殖など）を満たしているためです。
細菌の繁殖：細胞分裂による無性生殖
細菌性疾患：例：破傷風、ジフテリア、フープ咳、緋色の熱、クラミジア感染症、性腺炎、細菌性扁桃炎、細菌性肺炎、細菌性耳炎培地、サルモネラ症、リステリア症、結核、コレラ、台風、疫病
細菌感染症の治療：抗生物質
細菌に対するワクチン接種：ジフテリア、百日咳、破傷風、髄膜炎球菌および肺炎球菌感染症、コレラ、腸チフスなどの可能性があります

バクテリアとは

バクテリアは、微視的な単細胞生物であり、地球上で最も古い生物です。それらは多くの異なる方法で発生し、事実上世界中のどこにでも見られます-空中、水の中、地面の中、地殻の奥深く、最も高い山の頂上、温泉、そして北極と南極。

数え切れないほどのバクテリアが、人体の外面と内面（および他の生物）、たとえば皮膚、口腔、腸に侵入します。これは正常であり、私たちの健康にとって非常に重要です。たとえば、皮膚の「善玉菌」は、病原菌が皮膚に広がることがないようにします。腸内のバクテリアも同じことをし、食物の消化を助けます。

バクテリアは、通常の人間の植物相（さらに真菌や寄生虫などの他のいくつか）の圧倒的に最大の割合を占めています。通常の植物相は、体に自然にコロニーを形成するすべての微生物を表します。専門家が植民地化の特定の場所のみを検討する場合、彼らは、例えば、腸内細菌叢（腸内のすべての天然細菌の全体）について話します。

人間に病気を引き起こす可能性のある細菌種もいくつかあります。これらのタイプの人間の病原性細菌は、すべての既知のタイプの細菌の約1パーセントしか構成していません。

バクテリアの蓄積

バクテリアのサイズは0.1から700マイクロメートルの間です（1マイクロメートル= 1000分の1ミリメートル）。これにより、バクテリアはウイルスよりもはるかに大きくなりますが、ほとんどの場合、人間の細胞よりも小さくなります。

細胞壁とべん毛

細菌細胞（植物細胞のような）は通常、細胞壁を持っています。それらの基本構造は、タンパク質ビルディングブロック（アミノ酸）によって架橋された2つの異なる糖で構成される化合物であるムレインによって形成されます。バクテリアの中には、細胞壁にムレイン層が1つしかないものもあれば、そのような層がいくつかあるものもあります。これは、細胞壁の構造の他の違いとともに、いわゆるグラム染色法を使用すると、細菌が異なる色を帯びるようになります（以下を参照：色による分類）。

多くの場合、細菌の細胞壁は硬く、細菌に固定された形状を与えます（例：球形および棒状の細菌）。細胞壁が薄くて比較的柔軟なねじ形のバクテリアもあります。これにより、細菌細胞はらせん状（およびその他）の動きで動くことができます。一方、細胞壁が硬い細菌は、通常、長い糸状のべん毛を持っており、それを使って移動します（以下を参照：べん毛による分類）。

細胞壁のないバクテリアもいくつかあります。例としては、マイコプラズマ（寄生虫として生きているが、それでも増殖する可能性のある細菌）や テルモプラズマ種（たとえば、火山性土壌に生息する安定した原形質膜を持つ熱を好む細菌）。

カプセル

ほとんどのバクテリアはまた、外側がカプセルで囲まれています（以下を参照：カプセル化による分類）。これは、糖またはタンパク質成分（アミノ酸）でできた非常に緻密な保護層であり、外側から比較的はっきりと区別されています。

一部の細菌がカプセルとは独立して発生する可能性のある別の保護形態は、バイオフィルムです。これは、細菌が分泌して互いに付着したり、細胞や物体に付着したりする粘着性の物質です。それは抗生物質から細菌を保護することができます。さらに、食物の残留物は、虫歯が歯に形成するバイオフィルム（歯垢または歯垢と呼ばれる）に付着する可能性があり、細菌が分解して使用する可能性があります。

細胞膜と細胞質

動物（ヒトを含む）細胞で同様の構造で見られるように、細胞膜は細菌細胞の細胞壁の内側に付着しています。いくつかの細菌はまた、外側の細胞膜を持っています。それは細胞壁を囲んでいます。

細胞内、すなわち細胞質としても知られる細胞血漿内には、他のさまざまな細胞構造（タンパク質合成のためのいわゆるリボソームなど）、細菌細胞の遺伝物質、いわゆる細菌ゲノムがあります。バクテリアはプラスミドの形で追加の遺伝物質を含むことがあります。

細菌ゲノム

細菌ゲノムには、生命に必要な細菌細胞のすべての遺伝情報（構造、代謝、生殖に関する情報）が含まれています。これは、二本鎖DNA（英語ではデオキシリボ核酸の略語）、つまり特定の糖やその他の構成要素で構成される二本鎖で構成されています。動物細胞の遺伝物質もDNAで構成されています。ただし、動物細胞と細菌細胞の間には本質的な違いがあります。

動物細胞：DNAゲノムは、細胞質の残りの部分から、膜で囲まれた別の区画（細胞核）で分離されています。さらに、それは直線的に組織化されているので、それは個々の染色体（準個々のDNAスレッド）の形をしています。
細菌細胞：それらのDNAゲノムは、通常、単一のリング状（円形）構造として細胞質に露出しています。これは細菌染色体（核等価物または核様体としても知られています）と呼ばれ、細胞膜上の点に付着しています。

プラスミド

細菌の染色体に加えて、いくつかの細菌の細胞質には、単一または複数の、いわゆるプラスミドの他の小さな二本鎖DNAリングも含まれています。それらには、細菌細胞が通常の生活条件下では必要としないが、特定の状況下では困難な条件下での生存の利点を保証する遺伝情報が含まれています。

これは、たとえば、他の細菌を殺す毒（毒素）の青写真になる可能性があります。特定の抗生物質に耐性を持つ細菌細胞の能力は、プラスミドに保存することもできます。

抗生物質は、細菌に対して特に効果的な薬です。したがって、それらは細菌感染の標準的な治療法の一部です。

プラスミドは細菌の染色体とは独立して増殖し、細菌が細胞分裂によって増殖すると、2つの娘細胞に多かれ少なかれランダムに分布します。

さらに、細菌はその二本鎖プラスミドをその2つの一本鎖に分割し、それらの1つを短いトンネルのような接続を介して別の（プラスミドを含まない）細菌に渡すことができます。このプロセスは接合と呼ばれます。次に、両方の細菌細胞（「ドナー」と「レシピエント」）で、一致する第2鎖が形成され、個々のプラスミド鎖と一致するため、最終的には完全な環状プラスミドが両方の細菌細胞に存在します。このようにして、細菌は、例えば、抗生物質耐性遺伝子を互いに受け継ぐことができます。

接合には数分かかりますが、特定の種類の細菌間でのみ可能です。

バクテリア対ウイルス

最も重要な違いは、バクテリアには代謝があり、それ自体で増殖できるということです。これはウイルスには当てはまりません。ウイルスとバクテリアの比較について詳しくは、ウイルスの記事をご覧ください。

どんなバクテリアがいますか？

現在、約5,000種類のバクテリアが知られています。実際、おそらくもっとたくさんあります。専門家は、世界には何十万もの異なる種類のバクテリアがいると疑っています。

細菌はさまざまな基準に従って分類できます。最も一般的なものは次のとおりです。

色による分類

バクテリアは、特定の汚れと接触したときにとる色によって分類できます。細菌を識別するために使用される最も一般的な染色方法は、グラム染色と呼ばれます。したがって、次の点が異なります。

グラム陽性菌：特定の化学物質を加えると青色に変わります。この例としては、ジフテリアおよび炭疽病の病原体、肺炎球菌（肺炎、髄膜、副鼻腔、中耳炎などのトリガー）および連鎖球菌（肺炎や扁桃炎などのトリガーの可能性）があります。
グラム陰性菌：グラム染色すると赤色になります。この例としては、百日咳、腸チフス、コレラ、ペストの病原体があります。

異なる色は、それぞれの細菌細胞の細胞壁が異なる構造を持っているという事実に基づいています。最も重要な違いは次のとおりです。グラム陰性菌の細胞壁は単一のムレイン層で構成され、グラム陽性菌の細胞壁は複数のムレイン層で構成されています。

壁の構造が異なると、医学にも実際的な影響があります。つまり、細菌感染症の治療に関しては、グラム陽性菌に対してのみ作用する抗生物質もあれば、グラム陰性菌に対してのみ作用する抗生物質もあります。

形状による分類

バクテリアには3つの基本的な形態があります：

球菌：これらの円形から楕円形の細菌（球菌とも呼ばれます）は、多くの場合、典型的な方法で一緒にクラスター化します：2、4、または8のグループ、より大きなクラスター（ブドウ球菌）、または多かれ少なかれ長鎖（連鎖球菌）。
桿菌：細いまたは不器用な桿菌は、個別に（腸チフス菌のように）、または互いに異なる位置に（ジフテリア菌のように）存在する可能性があります。生きるために酸素を必要とし（好気性）、胞子を形成する可能性のある桿菌（下記参照）は、桿菌（炭疽菌など）とも呼ばれます。
らせん状細菌：正確な外観に応じて、これらの細菌は4つのグループに分けられます-スピリラ（例：鼠咬症の病原菌）、ボレリア（例：ボレリア症病原菌）、トレポネーマ（例：梅毒菌）およびレプトスピラ（例：レプトスピラ症の病原菌）。

病原性による分類

多くの異なる種類の細菌のうち、人間に病気を引き起こすのはごくわずかであり、したがって病原性（病気の原因）です。スペシャリストの差別化：

通性病原菌：これらの細菌は、免疫系が弱まっている場合など、特定の状況下でのみ病気を引き起こします。
義務的な病原菌：十分な量では、サルモネラ菌などの病気を常に引き起こします。

体内で自然に発生するバクテリアも病気になる可能性があります-たとえば、免疫システムが弱いために過度に広がったり、体の間違った場所に行き着いたりした場合（たとえば、腸内細菌が尿道や膣に侵入した場合）誤ったトイレの衛生状態）。したがって、それらは通性病原菌の1つです。

鞭打ちによる分類

ほとんどのバクテリアは外側にべん毛を持っており、それが動きを助けます。専門家は、以下の鞭打ちの形態を区別します。

単調な鞭毛：コレラ菌などの単一のべん毛のみ
鞭毛：シュードモナス種など、1つまたは2つの房に配置されたいくつかのべん毛
周毛べん毛：細菌細胞の外側全体（べん毛の周り全体）に分布するいくつかのべん毛、例えばサルモネラ（サルモネラ症および腸チフスの病原体）

カプセル化による分類

一部のバクテリアは保護カプセルで囲まれています。これは、私たちの体の細菌が特定の防御細胞（食細胞）によって排除されるのを防ぎます。したがって、カプセル化された細菌との戦いは、一般に、カプセル化されていない種に対するよりも免疫系にとってより困難です。

たとえば、インフルエンザ菌はカプセル化されています。髄膜炎、中耳炎、気管支炎、肺炎、そしてインフルエンザ菌B型（HiB）として喉頭炎を引き起こす可能性があります。

肺炎球菌（Streptococcus pneumoniae）も、カプセル化された形態の細菌に属します。それらは通常肺炎を引き起こしますが、時には他の細菌感染症も引き起こします。

胞子形成による分類

不利な生活条件下では、一部の細菌は代謝が大幅に低下した永続的な形態、いわゆる胞子を発達させる可能性があります。代謝的に活性な（栄養）細胞とは対照的に、これらは熱や寒さなどの非常に不利な環境条件に耐えることができ、数年または数十年も生存し続けることができます。状態が再び改善するとすぐに、胞子は栄養細菌細胞に戻ります。

胞子は実際には眠っているバクテリアです。

胞子形成細菌には、主に炭疽菌およびクロストリジウム属の代表的なもの、例えば炭疽菌（Bacillus anthracis）および破傷風（Clostridium tetani）およびボツリヌス中毒（Clostridium botulinum）を引き起こす病原菌が含まれます。

酸素に対する比率による分類

必須の好気性細菌（好気性菌）は、エネルギー（好気性呼吸）を生成し、それによって生きて成長するために、絶対に酸素を必要とします。いわゆる微好気性細菌も酸素を必要とします。ただし、必須のエアロビクスとは対照的に、それらは低い酸素圧（通常の空気よりも低い）しか許容しません。

偏性嫌気性菌（嫌気性菌）は、偏性好気性菌とは正反対です。酸素の存在下では増殖および繁殖できません。微量の酸素でも、これらの細菌を短時間で殺すことができます。好気性菌とは異なり、それらは有毒な酸素ラジカルを排除することはできません（好気性細菌はこのためにカタラーゼなどの特別な酵素を持っています）。必須の嫌気性細菌は、発酵またはいわゆる嫌気呼吸のいずれかによって必要なエネルギーを取得します。

通性嫌気性菌は酸素に耐性があり、酸素の有無にかかわらず増殖できます。酸素が利用できる場合、好気性細菌や動物や人間の細胞と同じように、「通常の」（好気性）細胞呼吸を通じて必要なエネルギーを取得します。一方、無酸素環境では、それらのエネルギー生成は発酵または嫌気呼吸を介して行われます。

耐空気性細菌は酸素の存在下で繁殖することができますが、エネルギーに使用することはできません。

クラミジア菌はエネルギー生成の点で特別です。クラミジア菌はそれ自体でエネルギーを生成することはできませんが、宿主細胞からのエネルギーを使用する必要があります。したがって、それらは代謝を操作し、宿主細胞内で増殖することしかできません。これ以外では、クラミジアはいわゆる素粒子としてのみ生き残ることができます。

温度要件による分類

バクテリアが好むまたは許容する温度範囲に応じて、バクテリアの3つのグループが区別されます。

好冷菌：摂氏5度から10度で最もよく働きます。彼らがまだ耐えることができる最低温度はバクテリアのタイプに応じて-5から-3度であり、彼らの最高温度はタイプに応じて15から20度です。
中温性細菌：それらの最適温度は27から37度です。気温は最大20〜25度まで下がる場合があります。一方、温度は42〜45度を超えて上昇してはなりません。
好熱性細菌：50〜60度で最も快適に感じます。バクテリアの種類にもよりますが、温度は40度から49度を下回ったり、60度から100度を超えたりしてはいけません。

分類による分類

他の生物と同様に、細菌も科学的基準に従って、科、属、種などのさまざまな階層レベルに分類されます。一部の種類の細菌は、遺伝的要因や化学組成に応じて、さまざまな種類（細菌株）に分類することもできます。

バクテリアはどのように増殖しますか？

細菌は細胞分裂を通じて無性的に増殖します：

まず、細菌細胞が拡大し、その遺伝子構成（つまり細菌染色体）が2倍になります。次に、2つの同一の（いわばクローン化された）娘細胞が1つの細菌細胞から出現するまで、これら2つの同一の染色体の間に新しい細胞壁が引き込まれます。基本的に、細菌細胞は、そのゲノムを2倍にした後、単に真ん中で収縮します。

バクテリアがどれだけ速く増殖できるかは、バクテリアの種類と環境条件によって異なります。最適な条件下では、多くのバクテリアはわずか20分でその数を2倍にすることができます。

私たちが細菌の増殖について話すとき、私たちは細菌細胞の数の増加を意味します。これは、ミリリットルあたりの細胞数として決定されます。

バクテリアによって引き起こされる病気は何ですか？

細菌によって引き起こされる病気は多種多様です。ここに小さな選択があります：

猩紅熱：この非常に伝染性の細菌感染症は、グラム陽性の球状A連鎖球菌（Streptococcus pyogenes）によって引き起こされます。
その他の連鎖球菌感染症：連鎖球菌Aは、中耳炎や扁桃炎、丹毒、肺炎、リウマチ熱を引き起こす可能性もあります。 B連鎖球菌（S. agalactiae）は、髄膜炎および創傷感染の引き金となる可能性があります。他の連鎖球菌は虫歯菌として発生する可能性があります。
肺炎球菌感染症：肺炎球菌も連鎖球菌であり、通常はペアで発生します（双球菌）。より正確には、それは肺炎球菌です。この細菌は肺炎の典型的な原因菌ですが、とりわけ髄膜炎、中耳炎、副鼻腔炎を引き起こす可能性もあります。
ブドウ球菌感染症：それらは、例えば、創傷感染症、心臓の内膜の炎症（心内膜炎）または敗血症（細菌性の「血液中毒」）として現れる。メチシリンや他の抗生物質（MRSA）に耐性のある黄色ブドウ球菌株の感染が特に懸念されています。これらの細菌はしばしば院内感染の原因となります。
髄膜炎菌感染症：髄膜炎菌はナイセリア髄膜炎です。これらの細菌による感染症は通常、髄膜炎（髄膜炎）または細菌性の「血液中毒」（敗血症）の形で現れます。
淋病（淋病）：この性感染症は、ナイセリア菌によっても引き起こされますが、今回は淋菌（淋菌とも呼ばれます）によって引き起こされます。淋病は適切な時期に治療され、通常は何の影響もなく治癒します。そうしないと、不妊症などの永続的な長期的影響のリスクがあります。
クラミジア感染症：結膜炎、尿道および生殖器の感染症（尿道炎、子宮頸部または前立腺の炎症など）、肺炎など、さまざまな臨床像を引き起こす可能性のあるさまざまな種類のクラミジア（サブグループを伴う場合もあります）があります。
百日咳：グラム陰性菌である百日咳菌は通常、この「小児期の病気」の背後にあり、青年や成人でもますます発生しています。
ジフテリア：犬吠え咳、嚥下困難、甘く腐敗した口臭などの症状は、グラム陽性桿菌コリネバクテリウムジフテリアの毒素によって引き起こされます。
破傷風（tetanus）：この危険な病気は、破傷風菌タイプの細菌によって引き起こされます。これらのバクテリアの胞子は主に土壌（世界中）に見られます。たとえば、ガーデニング中に手の小さな傷から感染する可能性があります。体内では、細菌の毒が重度の筋肉のけいれんを引き起こし、窒息死につながる可能性があります。
結核：結核菌は、この深刻で報告可能な感染症の最も一般的な原因です。
大腸菌感染症：大腸菌はグラム陰性菌であり、さまざまな菌株があります。それらのいくつかは健康な人々の腸に自然に住んでいます。一方、他のE.coli株は、たとえば消化管や尿路に感染症（下痢や膀胱炎など）を引き起こす可能性があります。
サルモネラ症（サルモネラ中毒）：この用語は、サルモネラ菌の特定のサブグループによって引き起こされる感染症および食中毒を表します。これらには、腸チフスおよびパラチフス熱が含まれます。
リステリア感染症（リステリア症）：この食中毒は、リステリア・モノサイトゲネス種のグラム陽性菌によって引き起こされます。吐き気、嘔吐、下痢を伴います。乳製品、生野菜、肉など、十分に加熱されていない汚染食品を食べると感染する可能性があります。
コレラ：グラム陰性菌のコレラ菌は、主に衛生状態の悪い地域で発生する重度の下痢性疾患の原因です。
ペスト：病原菌ペスト菌もグラム陰性菌の1つであり、ラットノミによってヒトに感染します。過去に数百万人の命を奪ったペストの流行の後、今日ではこの病気はまれです。

菌血症と敗血症

通常、血液中に細菌はありません。もしそうなら、それは菌血症と呼ばれています。たとえば、誰かが歯を激しく磨いたり、ポケットナイフで自分自身を切ったりして歯茎から出血した場合に発生する可能性があります。細菌はまた、細菌感染症（細菌性肺炎など）の場合、または歯科または医療処置の一部として血流に入る可能性があります。

免疫系が細菌を素早く除去する場合、細菌血症は必ずしも症状を引き起こすとは限りません。

特に免疫力が低下している人では、細菌が十分に長い時間、大量に血中を駆け巡ると、感染症を引き起こす可能性があります（例：心臓の内膜の炎症=心内膜炎）。その結果、敗血症（「血液中毒」）と呼ばれる全身の非常に激しい反応が起こる可能性があります。最悪の場合、それは死につながる可能性があります。ただし、死亡のリスクは個々のケースでかなり異なります。それは、とりわけ、関与する細菌の種類と患者がどれだけ迅速に治療されるかに依存します。

細菌：感染または感染

人々が病原菌に感染する可能性のあるさまざまな方法があります。一部の細菌は、咳やくしゃみ（飛沫感染）などの感染者によって排出される感染性飛沫を介して感染する可能性があります。これは、例えば、髄膜炎菌によって引き起こされる猩紅熱および髄膜炎で可能です。

たとえば、塗抹標本感染によってサルモネラに感染する可能性があります。サルモネラ関連の下痢の人がトイレを使用した後に手を完全に洗わないと、細菌を物体（ドアノブ、カトラリーなど）に移す可能性があります。健康な人がこれらの物体に触れた後、口、鼻、または目をつかむと、感染する可能性があります。感染した人が汚染された手を持つ健康な人と握手する場合、塗抹標本感染による直接の人から人への感染も可能です。

サルモネラ菌は主に汚染された食品を介して感染します。この感染経路は、リステリア（リステリア症の病原体）やカンピロバクター属（伝染性下痢性疾患の病原体）の代表など、他のいくつかの細菌にも存在します。

後者は、サルモネラ菌や他のいくつかの細菌と同様に、汚染された水を介して伝染する可能性があります。

場合によっては、クラミジアや淋菌（淋菌）の原因物質など、性交による感染が発生する可能性があります。

細菌感染：治療

細菌性疾患は、標準として抗生物質で治療されます。バクテリアに対して特別に開発されたこれらの薬は、細胞壁やバクテリアの代謝を攻撃します。その結果、細菌は殺されるか、増殖が妨げられます。 2番目のケースでは、免疫システムが細菌感染を制御し、侵入者を排除する機会があります。

いくつかの抗生物質は多くの異なる種類の細菌（広域スペクトルまたは広域スペクトル抗生物質）に対して効果的ですが、他の抗生物質は特定の細菌群（狭スペクトルまたは狭帯域抗生物質）を標的とします。

抗生物質のよく知られたグループは、例えば、ペニシリン、セファロスポリン、テトラサイクリンおよびマクロライド抗生物質である。

すべての細菌感染が抗生物質治療を必要とするわけではありません。代替または追加として、細菌を標的としないが、少なくとも症状を緩和する他の手段が有用である可能性がある（例えば、鎮痛剤および抗炎症薬）。

細菌に対する予防接種

細菌によって引き起こされるいくつかの感染症は、予防接種で防ぐことができます。投与されたワクチンは、免疫系を刺激して、問題の細菌性病原体に対する特異的抗体を開発します（能動免疫）。したがって、これらの細菌による「実際の」感染が後で発生した場合に備えて、免疫系は武装している。感染は芽に挟まれるか、少なくとも早い段階で弱まる可能性があります。

細菌に対する利用可能な予防接種の例：