T. brucei感染から得られた心臓病に関する新しい知見

トリパノソーマ・ブルセイは、サハラ以南のアフリカで深刻な健康リスクをもたらす原虫寄生虫だよ。この寄生虫はツェツェバエによって広がり、2つの主要な病気を引き起こす：ヒトアフリカトリパノソーマ病（HAT）、寝ている病気とも呼ばれるや、動物アフリカトリパノソーマ病（AAT）だ。人間と動物の両方で、病気は周期的に出たり消えたりする発熱、体重減少、最終的には昏睡につながる症状を引き起こす。

人間に感染するT.ブルセイには2つの主なタイプがあって、T. b. gambienseは主に西アフリカと中央アフリカに、T. b. rhodesienseは東アフリカと南部アフリカに見られる。T. b. rhodesienseによる病気は、T. b. gambienseによるものよりも通常は重症で進行が早い。HATは珍しい病気で、2019年と2020年には1000件未満の報告があったけど、動物宿主やツェツェバエの存在があるから、いつでも発生する可能性がある。AATはサハラ以南のアフリカの畜産業にとって大きな問題で、年間約47.5億ドルの経済損失をもたらしてる。

#T. ブルセイの位置と影響

T. ブルセイは血液と中枢神経系を感染させることで知られているけど、最近の研究では心臓、肺、皮膚など他の組織にも感染する可能性があることが示唆されている。これらの組織に寄生虫が存在すると、重大な炎症と損傷が生じ、臓器の機能に影響を与え、死のリスクを高めることがある。

心臓はT. ブルセイによって大きな影響を受け、HATによる死亡率が上昇する可能性がある。HAT患者は高レベルのNT-proBNPを持っていることが多く、心不全を示すマーカーなんだ。心臓の検査はHAT患者には一般的ではないけど、多くのケースで異常が観察されている。例えば、研究では高い割合のHAT患者が心拍の間隔が長いなど心臓の活動に変化が見られることがわかっている。一つの研究では、心関連の問題を抱える患者がT. ブルセイに対する抗体を持つ可能性が高いことが示され、感染と心臓の問題の関連を示している。

HATで死亡した患者にも心臓の炎症が見られ、T. ブルセイ感染に関連した心疾患が重要な懸念であることが示されている。この関係はT. b. gambienseとT. b. rhodesienseの感染の両方で観察されている。T. b. rhodesienseがより重篤な心臓の問題を引き起こすことが示唆されているけど、症例が限られているため、さらなる調査が必要だ。

#未研究の心疾患

心疾患がT. ブルセイ感染の結果であることが知られているにもかかわらず、このテーマはほとんど探求されていない。感染に関連する心疾患を研究するための適切な動物モデルが特に不足している。以前の研究では、牛や霊長類のような大きな動物におけるT. ブルセイが引き起こす心損傷を調査してきたけど、これらのモデルは高価で複雑で、倫理的な懸念もある。

最近、T. ブルセイによる心疾患を研究するためのラットモデルが導入された。このモデルでは、感染したラットが感染後すぐに心臓の炎症や不規則な心拍の兆候を示した。ただし、このモデルは初期感染段階に限られていて、時間の経過に伴う心機能の詳細な評価が不足している。

T. ブルセイ関連の心疾患のためのマウスモデルは、多くの利点を提供するかもしれない。マウスは安価で扱いやすく、研究者には実用的な選択肢だ。マウスには複数の系統が存在し、病気の進行を探索するのに役立つ。マウスは他の寄生虫疾患のモデルとしても利用されていて、T. ブルセイの理解に役立つ背景を提供している。

歴史的な研究では、T. ブルセイに感染したマウスに心臓の炎症の兆候が見られることが分かっていて、マウスがこの寄生虫によって引き起こされる心疾患を研究するための潜在的なモデルとして確立されている。強力なマウスモデルを確立すれば、研究者はT. ブルセイ関連の心疾患のメカニズムを調査し、新しい治療法を模索できる。

#マウスモデルの設定

この研究では、研究者たちはT. ブルセイ関連の心疾患をよりよく理解するための信頼できるマウスモデルを作成することを目指した。彼らは、マウスにおけるT. ブルセイ感染が人間に見られる病気の重要な特徴を反映することを発見した。主な目標は、感染に関連する心臓と免疫系の重要な変化を調査することだった。

チームはC57Bl/6Jマウスを尾静脈からT. ブルセイ寄生虫で感染させた。彼らは時間の経過とともに感染を監視し、血液中の寄生虫の数を追跡した。感染の最初の兆候は、初回感染から4〜6日後に見られ、寄生虫のピークは6〜7日頃に達した。寄生虫の数は変動し、感染が変動する経過を持つことを明らかにした。

感染したマウスは脾臓の重度の肥大を示し、これはすべての宿主におけるT. ブルセイ感染に対する一般的な反応である。感染したマウスは未感染のマウスに比べて脾臓のサイズが有意に増加し、感染の全身的な影響を示している。感染したマウスの生存率も測定され、中央値の生存期間は約39日で、感染が生命を脅かす可能性があることを示している。

#心機能とバイオマーカー

感染後28日目に、研究者たちはマウスの心機能とバイオマーカーのレベルを評価した。彼らは心不全の重要な指標であるNT-proBNPのレベルを見て、感染したマウスでこれらのレベルが著しく高いことを発見した。このNT-proBNPの上昇は、オスとメスのマウスの両方で見られたが、オスのマウスがわずかに高いレベルを示した。

次に、心機能をより直接的に評価するためにエコカードグラフィー（超音波で心臓の画像を作成する手法）を実施した。研究者たちは、感染したマウスが未感染のマウスと比べて心機能の指標（例えば心拍出量率）に有意な増加を示すことを観察した。しかし、感染したマウスでは心拍数が低下し、ECGでさまざまな電気的異常が見られ、心臓の信号系に問題があることを示唆している。

チームは33日目にこれらの指標を再評価し、28日目の初期測定と比較して心機能が低下していることを確認した。これは感染が進行するにつれて心臓のポンプ能力が低下することを示唆している。

#心損傷の調査

T. ブルセイによって引き起こされる心損傷をより深く理解するために、研究者たちは心筋自体に寄生虫が存在するかどうかを調査した。彼らは蛍光マーカーにより確認できるように修飾されたT. ブルセイ寄生虫を使用した。感染したマウスの心組織を調べた結果、寄生虫は血管の外に存在することが確認され、T. ブルセイが心筋に侵入し、定着できることが確認された。

組織病理学的分析では、感染したマウスの大多数が心筋炎（心筋の炎症）の兆候を示した。心臓の免疫反応は、リンパ球、形質細胞、マクロファージなど免疫細胞の増加によって特徴づけられた。これは、心臓内のT. ブルセイの存在に対して免疫系が積極的に反応し、損傷を引き起こす可能性があることを示している。

研究者たちはまた、組織の瘢痕を示す可能性のあるコラーゲンのレベルに注目した。感染したマウスの心臓にコラーゲンレベルが上昇していたが、この増加は統計的に有意ではなかったため、炎症はあったものの、重度の瘢痕はまだ発生していないことを示唆している。

#心臓における免疫反応

T. ブルセイ感染後の心臓内の免疫反応を理解するために、フローサイトメトリーを使用してさまざまな免疫細胞タイプを特定した。分析の結果、感染したマウスの心臓内の免疫細胞の総数が有意に増加しており、強い免疫活動が示された。

特に、CD4+ T細胞とマクロファージの両方の増加が見られ、感染との闘いに重要であることが示された。増加したマクロファージの特定のタイプは炎症を引き起こすタイプで、それがT. ブルセイが心臓での強力な炎症反応を引き起こすことを示唆している。

興味深いことに、CD8+ T細胞やナチュラルキラー（NK）細胞のレベルも高いことが観察され、これらの細胞は通常T. ブルセイに対して大きな役割を果たさないが、自己免疫的な側面も示唆されているかもしれない。免疫反応が心臓細胞をターゲットにする可能性があるということだ。

研究者たちは、T. ブルセイ感染中の心臓内の免疫状況が炎症を促進するように見え、これは有害である可能性があると指摘している。最終的に、T. ブルセイ関連の心疾患は免疫反応と心臓組織の炎症の不均衡に関連する可能性がある。

#結論

この研究では、研究者たちはT. ブルセイ感染に関連する心疾患を調査するための信頼できるマウスモデルを開発し、アフリカのトリパノソーマ病の忘れられた側面に光を当てた。彼らは、T. ブルセイが心臓組織に侵入し、炎症を引き起こし、心機能に影響を与えることを発見した。この研究結果は、免疫反応がこのプロセスに重要な役割を果たしていることを示唆しており、免疫調整に焦点を当てた治療が有用である可能性がある。

このモデルを使用した今後の研究は、T. ブルセイ感染の長期的な影響を理解するのに役立ち、感染から回復した患者が持続的な心問題にリスクがあるかどうかも含め、重要な知見を提供することが期待される。T. ブルセイが人間や動物に深刻な健康問題を引き起こす可能性があるため、この知識のギャップを埋めることは、アフリカのトリパノソーマ病に影響を受けた人々の治療選択肢や管理戦略を向上させるために不可欠だ。