病態学：コレラ毒素はコレラ菌による宿主由来の栄養素の獲得を促進する
Nature 572, 7768 doi: 10.1038/s41586-019-1453-3
コレラ菌（Vibrio cholerae）は命に関わる可能性のある腸内細菌感染症であるコレラの原因菌である。コレラ毒素（CTX）はコレラ菌から分泌されるタンパク質複合体で、コレラ菌が重篤な疾患を引き起こすのに必要とされる。CTXはコレラ菌の伝播を促進するとも考えられており、それは感染患者から、通常1リットル当たり1011個を超えるコレラ菌を含む液状の下痢便が何リットルも排出されるためである。コレラ菌が感染中に腸でそれほどの高濃度に達することができる仕組みはほとんど解明されていない。今回我々は、CTXがコレラ菌の増殖を高め、鉄が枯渇した腸ニッチを示す独特なコレラ菌トランスクリプトームシグネチャーを誘導することを明らかにする。感染の際、病原菌は、増殖に不可欠な栄養である鉄を獲得する必要がある。哺乳類宿主では、ほとんどの鉄はヘムのポルフィリン構造内にキレートされた状態で見られ、コレラ菌には鉄の供給源としてヘムを用いる能力が遺伝的にコードされている。我々は、コレラ菌がヘムおよびビブリオバクチンを介して鉄を獲得できるようにする遺伝子群がコレラ菌に増殖優位性を与えるのは、CTXが産生される場合のみであることを示す。さらに、回腸末端部の毛細血管のCTX誘発性のうっ血が、腸管腔ヘムのバイオアベイラビリティーの上昇と相関することが分かった。CTX誘発性の回腸の疾患はまた、腸管腔の長鎖脂肪酸およびl-乳酸代謝物の濃度上昇に加え、鉄–硫黄クラスターを含むトリカルボン酸（TCA）回路の酵素群をコードするコレラ菌遺伝子の発現上昇にもつながった。コレラ菌の遺伝的解析から、感染の際には病原菌の増殖はヘムや長鎖脂肪酸の取り込みに依存しているが、これはin vivoでCTXを産生できる株においてのみであることが示唆された。我々は、CTX誘発性疾患が腸において鉄が枯渇した代謝ニッチを作り出し、これが宿主由来のヘムおよび脂肪酸の獲得を介してコレラ菌の増殖を選択的に促進すると結論する。
