食品媒介感染症の制御に関する研究

 

代表研究者:牧野壮一
共同研究者:佐藤栄輝,斎藤 篤志

研究課題の背景・目的

 近年、必ずしも 安全ではない食品が広く社会に流通するようになった。安全な食生活を保障するために,食品のリスクを管理し,評価する研究と食料の安全性についての正確か つ強力な科学的根拠を提供することが社会的に強く求められている。食料が農場から食卓,更には体内にまで至る流通経路・代謝過程の中で,人体に危害をもた らす可能性のある要因を科学的に解析し,その危害の予防法や排除技術の開発に資する科学的根拠を構築することを最終目的として本グループは研究を行ってき た。特に,健康被害をもたらす病原体,すなわち食品媒介感染症,特に細菌性感染症における原因病原体の検出とそれらによる危害阻止に資する技術やシステム の開発,安全性評価,薬剤抵抗性・感受性の評価,内因性及び外来性物質の安全性評価,安全性評価手法の開発に焦点を当て研究を遂行する。

研究課題の概要

 以下の研究を中心に行う

食品のリスク評価の例1. リステリアは高濃度の食塩を含む食品中および低温(4~10℃)で増殖し,我国では集団発生が少ないにもかかわらず,海外では重要な食品有害微生物となっ ている。その増殖に関与する遺伝子を同定するとともに,リステリア症の実験モデルシステムの構築を目指す。最終的には,それらの技術を用いて,食品・環境 中に常在するリステリアの人への危険性を評価するシステムを確立する。

2. 食中毒が発生した際に,原因食品の摘発は食品衛生上,再発防止などのために重要な過程である。しかし,現存する細菌学的検査法では2~3割程度しか摘発で きないのが現状である。この原因が食中毒原因菌の多くが,食品中で食塩などのストレスにより培養できないが死んでいない状態(VNC)に陥り,結果的に検出率が低下すると我々は考えて研究をスタートさせた。例えば,大腸菌O157やサルモネラで証明し,VNC状態の細菌が病原性を保有していること,それらの遺伝子制御について明らかにしてきた。これらの結果を元にして,VNC状態の病原菌のリスク評価を行う。この結果,従来の細菌学的検査法が根本的に見直されるかもしれない。

3. 病原菌のリスク評価を行うためには,発症菌数の把握は重要な因子である。しかし,リステリアなどにおいては宿主の健康状態や免疫状態により,その発症頻度 が大きく変わることが知られている。すなわち,宿主の病気の素因が大きく感受性に関与していることになる。その点が明らかにならない限り,真の微生物によ るリスク評価は出来ないはずである。そこで,病気の素因を保有するモデル動物を用いてやサルモネラ等の感受性を調べ,免疫応答や発症頻度を比較して,宿主 側のどのような素因が発症に影響するかを調べ,リスク分析の手法として確立する。

乾燥イカ由来サルモネラのVNCへの移行と病原性4. ボツリヌスAおよびB型毒素は神経毒素として食品中で蓄積することにより致死的な食中毒の原因となる。近年多様な加工食品が製造され,ボツリヌス菌の汚染 が危惧されている。しかし,ボツリヌスのリスク評価はまだ緒に就いたばかりである。当研究グループでは,リスク分析の手法を確立し,科学的な根拠に基づい た評価を行う手法を確立することに主眼を置いている。具体的には,ボツリヌス菌が増殖しない条件を元にし他食品別の生化学検査を行い,リスクの高い食品形 態を明らかにし,リスク評価の一助とする。

得られた成果

1.サルモネラで汚染した乾燥イカによる集団食中毒事例で,サルモネラは生きているが培養できない状態(VNC)になり,食品中に存在している事を明らかにし,それらの状態のサルモネラは従来の培養方法では検出できないが,モルヒネ投与マウスから効率よく分離でき,病原性を保持している事を証明した。

2.腸管出血性大腸菌O157の染色体上に新たなTypeIII分泌機構が存在している事を証明した。これはO157に特異的な配列で,O26などではその一部が,他の腸管出血性大腸菌ではさらに短い領域のみしか保有しておらず,O157の病原性と深い関係があると推察された。

3.海産毒であるパリトキシンが免疫細胞であるリンパ球の細胞内遊離カルシウムを増加することを実証した。さらに,そのメカニズムとして細胞外からのカルシウムの流入に起因することを明らかにした。

4.乳牛の産後起立不能時の低カルシウム血症は多形核白血球の貪食能と細胞内遊離カルシウム濃度を低下させることを明らかにした。さらに,そのことにより感染症に罹りやすくなることを示唆した。

5.Eimeria stiedai感染ウサギの胆汁内にE. stiedaiメロゾイト由来可溶性抗原(45 kDa)が存在し,同抗原はE. stiedaiに対する感染防御作用を有していた。

6.Cryptosporidium parvum感染子牛には,感染24時間以内に末梢リンパ球にIL-12,IL-6,およびINF-γのmRNAの発現が見られ,C. parvum感染によってType -1免疫応答が起こること,及び3)ヒツジ由来ネオスポーラ原虫は,NC株虫体より病原性が弱いことを明らかにした。また,原虫の母子感染についての研究は進行中である。

7. 家畜・伴侶動物の疾病罹患とストレスに関する研究で,予備実験としてビーグル犬唾液コルチコイド濃度の日内変動は明瞭でないことを明らかにした。また,イ ヌの日常生活には様々なストレス要因があることが明らかになりつつある。家畜に関しては,現在,乳牛の集団検診時の唾液サンプルを採集中である。

今後の展望

本研究の進展により以下のことが期待できる。

1.食中毒の検査で最も重要な検査項目である,原因食品の特定技術が画期的に進展する。

2.正確でより生体に近い形での病原性の評価を可能とするモデル動物実験システムを構築する。

 これらのことにより,現在の統計的な推定によるリスク評価に加え,より科学的な根拠に基づいたリスク評価システムを構築でき,しかも地球規模でのグローバルスタンダードを確立可能になるものと考えている。

Study on the control of food-borne diseases

Our research interests include the genetics, pathogenesis, and epidemiology of food-borne bacterial pathogens, including Salmonella species, Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Clostridium botulinum, and Bacillus anthracis. Our investigation is directed toward developing tools for the diagnosis, prevention, and microbial risk assessment of food-borne infectious diseases, which would result in minimizing the risks to public health.

Currently, the focus is on the following specific objectives:

1. Studying physiology and molecular genetics of viable but non-culturable bacteria

Under conditions of environmental stress, such as heat or high NaCl, gram-negative bacteria enter a dormant state known as "viable but non-culturable (VNC)", in which they no longer grow on conventional media but remain intact and retain viability. Once the stress is removed, they potentially resuscitate in the human host and retain their virulent traits. Entry into the VNC state and resuscitation have important implications for the contamination of pathogenic bacteria in food, however, the molecular basis remains unclear. We are trying to identify a bacterial factor that resuscitate VNC cells, and utilize results to develop a sensitive detection method for VNC bacteria in food.

2. Studying a host factor that influences the susceptibility to food-borne diseases

A number of factors that relate to the human host have a major impact on the occurrence and severity of some food-borne diseases. For example, certain groups of individuals, such as infants, older adults, pregnant females, and individuals who are immune-compromised as a result of cancer treatment and AIDS, are at great risk for listeriosis. These host factors, along with the amount of bacteria ingested and the virulence of the strain, determine the risk of disease. Using various kinds of human disease model mice, we are studying how the host factors are involved in the susceptibility to the diseases.

3. Evaluation of risk assessment of C. botulinum contamination in low-acid, canned foods

The incidence of food-borne botulism is low, but the disease is of considerable concern because of its high mortality rate. It has been apprehensive for contamination of botulinum toxin associated with improperly canned or home preserved foods. Factors that influence the growth of pathogenic spore-forming bacteria in foods were investigated. They included food matrices, microbial interactions, and modified atmospheres. The objective was to establish a method for assessing the risk of C. botulinum in processed foods. Risk characterization will be carried out using new data generated in this project and existing literature data.