α-ヘモリシン

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ヘモリシンは、細胞膜を破壊することによって赤血球の溶血を引き起こす脂質およびタンパク質です。いくつかの微生物ヘモリシンの赤血球に対する溶血活性は栄養素の獲得に非常に重要であるかもしれませんが、病原体によって生成される多くのヘモリシンは感染中に赤血球に対して重大な損傷を引き起こすことはありません。しかし、ヘモリシンは通常、in vitroで赤血球を溶血させることができます。

図1. α-ヘモリシンのタンパク質構造。

はじめに

血清学および細菌学の観点から、ヘモリシンは赤血球膜を損傷し、ヘモグロビンが漏れ出す原因となります。つまり、溶血反応を引き起こす生物学的因子はヘモリシンと呼ばれます。強い補体結合を持つ抗体、溶血性連鎖球菌のヘモリシンO（SLO）および他の細菌は、溶血効果を持つ毒素を分泌し、すべてこのタイプの因子に属します。アルファヘモリシンは、黄色ブドウ球菌によって分泌される外毒素であり、その主な病原性因子の1つであり、良好な免疫原性を持っています。アルファヘモリシンは多くの哺乳類の赤血球に対して溶血効果を持っています。そのメカニズムは、毒素分子が赤血球膜の疎水性領域に挿入され、ミクロ孔を形成し、細胞膜の完全性を破壊し、細胞溶解を引き起こすことです。α-ヘモリシンの35番目のヒスチジンをアラニンに変異させると、変異体は溶血活性を失い、毒性はなくなりますが、免疫原性は保持されます。これは動物の免疫化に直接使用できます。これは黄色ブドウ球菌のサブユニットワクチンの重要な候補タンパク質の1つです。

機能

アルファヘモリシンは、人間および動物の赤血球と血小板を損傷し、小血管の平滑筋の収縮と痙攣を促進し、毛細血管の血流をブロックし、虚血性壊死を引き起こします。α-ヘモリシンの細胞および種特異性は、主にコレステロールとスフィンゴミエリン、解離したメタロプロテアーゼADAM10、カベオリン1（cAveo-LIn-1）に依存して溶血を発揮することに反映されています。研究により、ウサギの赤血球中のコレステロールとスフィンゴミエリンが分解されると、A-ヘモリシンのウサギ赤血球に対する親和性が低下することがわかりました。これは、A-ヘモリシンがウサギの赤血球上のコレステロールとスフィンゴミエリンに結合して溶血を引き起こすことを示しています。しかし実際には、ウサギの赤血球膜にはごく少量のコレステロールとスフィンゴミエリンしか含まれていません。

ヘモリシンによって引き起こされるアポトーシス

黄色ブドウ球菌が分泌するα-ヘモリシン、β-ヘモリシン、γ-ヘモリシンはNLRP3を活性化し、cAsPAse-1を活性化します。これはプロテアーゼとして機能し、細胞の膨張と壊死を引き起こすことができます。δヘモリシンがこの効果を持つかどうかは報告されていません。研究により、α-ヘモリシンはTNF-αを分泌し、cAsPAse-8およびcAsPAse-3を活性化し、細胞アポトーシスを引き起こすこともわかりました。しかし、TNF-α抗体を追加した後、cAsPAse-3およびcAsPAse-8阻害剤がブロックされると、アポトーシスは完了できません。これは他のアポトーシス経路が存在することを示唆しています。黄色ブドウ球菌のアルファヘモリシンは、腫瘍細胞を積極的に殺すだけでなく、膜小胞を分泌し、細胞アポトーシスを促進します。

ヘモリシンによって引き起こされるアポトーシスに関する研究

黄色ブドウ球菌が分泌するα-ヘモリシン、β-ヘモリシン、γ-ヘモリシンはNLRP3を活性化し、cAsPAse-1を活性化します。これはプロテアーゼとして機能し、細胞の膨張と壊死を引き起こすことができます。δヘモリシンがこの効果を持つかどうかは報告されていません。研究により、α-ヘモリシンはTNF-αを分泌し、cAsPAse-8およびcAsPAse-3を活性化し、細胞アポトーシスを引き起こすこともわかりました。しかし、TNF-α抗体を追加した後、cAsPAse-3およびcAsPAse-8阻害剤がブロックされると、アポトーシスは完了できません。これは他のアポトーシス経路が存在することを示唆しています。黄色ブドウ球菌のアルファヘモリシンは、腫瘍細胞を積極的に殺すだけでなく、膜小胞を分泌し、細胞アポトーシスを促進します。