日常臨床検査室における糸状菌の同定は、依然として主に胞子形成コロニーの顕微鏡検査に基づいている。 胞子嚢や特徴的な胞子を持たない真菌は同定が困難である(Pounder et al.2007、Santos et al.2013)。 本研究では、13の無菌株または診断不能株を分析した。 表現型の特徴から、分離株は塊状または球根状の構造を形成することから、Papulaspora種と同定された(Vinod Mootha et al. 2012)。 8143>
6つの遺伝子座を用いた分子系統解析の結果、本研究で報告した3つの新種に属することが明らかとなった。 2種はSubramaniula属のタイプ種とクラスターを形成し,1種は記載された2種のChaetomium属と姉妹関係にあった. SubramaniulaとChaetomiumはともにChaetomiaceae(Sordariales)科の植物である。 この科の仲間は,多かれ少なかれ装飾を施した腹膜の中に潮解性の腹子を形成することが特徴である (Whiteside 1961)。 Chaetomiaceae の種の表現型同定は,主に腹部毛の形状,腹部の色素と装飾,および腹胞の形状に依存する (Ames 1961; von Arx et al. 1984). 本研究で報告された3種は、腹部で有性生殖を行わないという特異な形態的特徴を示した。 その代わりに、肉厚で暗色の色素を持つ細胞のクラスターが存在した。 これらの構造が未熟な子嚢であるかどうかは不明である (Davey et al. 2008)。 8143>
Subramaniulaに属する2つの新種は,眼や皮膚の感染症を起源とする臨床種であった. 現在,Subramaniula属はAchaetomium属から移行した2種,すなわちS. irregularisと総型種S. thielavioidesから知られている(Cannon 1986; von Arx 1985; von Arx et al.1978)。 Subramaniula属は広い頂部開口部をもつglabrous pale ascomataを特徴とし(図8),無性形態は知られていない。 Cannon (1986) は「かなり膨潤した細胞の鎖をもついくつかの菌糸が,直径8μmほどの薄肉球状または楕円体状の小体を作るが,増殖の機能はないだろう」と報告している。 これらの小体は、この菌の無性状態と関連している可能性を示唆する著者もいた(Pastirčák and Pastirčáková 2009)。 S. thielavioidesの元型株(CBS 122.78)を調べたところ、膨潤した細胞の鎖が検出されたが、薄肉体は見られなかった。 分生子が観察された2種の新種Subramaniulaと比較すると、これらの構造体は分生子とは考えにくく、生存増殖体として機能している可能性がある。 Subramaniula irregularis (syn. Achaetomiella irregulare) は,形態的にはS. thielavioidesに類似するが,子嚢の形や大きさ,子嚢の色素に違いがあるとされているが,本種の生きた培養物はない (Cannon 1986).
Fig. 8
Subramaniula thielavioides (CBS 122.78). 1週間培養後のコロニー:a-b MEA裏表;c OA;d腹部;e 腹部壁;f-h 嚢胞子。 – スケールバー = 10 μm
Subramaniula thielavioidesはインドの糞から分離されているが,S. irregularisは南アフリカの土壌からしか知られていない(Cannon 1986; von Arx et al.1978)。 これまでのところ、スブラマニウラに起因するヒトへの感染は報告されていない。 しかし、Cannon (1986) はヒトの爪からS. thielavioidesを分離し、興味深いことに「Medical mycologists should be aware of its existence」と報告している。 今回新たに報告された2種の臨床種により、Subramaniula属は最終的に皮膚、眼、爪の感染症を引き起こす日和見菌としての可能性を持つことが確認された。 Vinod Moothaら(2012)が発表した角膜潰瘍からの未同定株CBS 123294は、本研究で新種Subramaniula asteroidesとして記載された。 この菌株は,コンタクトレンズを装着し,馬小屋で作業中に針金で負傷した患者から回収された。 dH 21571株は,熱帯インドの農耕地において,植物の鋭い葉で目を傷つけられた後に発症した角膜炎に関するものである。 このほか、角膜潰瘍に由来する米国産の2株がある。 スペインでは,27歳男性の角膜滲出液から分離されたCNM-CM4314株,47歳免疫抑制患者の眼内炎から分離されたCNM-CM7482株がS. asteroidesと一致し,硝子体液中に混濁を認め,患者は落眼した. このように,Subramaniula asteroidesは外傷性眼感染症と強い関連があるようである。 本研究の過程で、サウジアラビアの患者の皮膚から分離された株(UTHSC 03-1315)由来の別の配列もS. asteroidesと同定された。 S. asteroidesの唯一の環境分離株もサウジアラビアに由来し、炭化水素の影響下にある砂漠の砂地から分離されたものであった。 8143>
Subramaniula obscuraについては,本論文で,足指の感染症を呈した53歳のクウェート人男性から単離された菌株について報告した. この菌株は当初 Chaetomium cuniculorum と同定された. C. cuniculorumは,リボソーム遺伝子解析(ML-BS/PP, 84 %/1.0)およびタンパク質コード遺伝子の多座解析(ML-BS/PP, 100 %/0.99) により,S. obscuraと系統的に類似していた(図2). ITS配列の解析では、限られた数の分類群を用いるため、2つの種の分離は確かに難しいかもしれない。 S. obscuraの元型株CBS 132916のITS配列は、C. cuniculorum分離株と97 %の類似性を示している。 C. cuniculorumは主に糞に生息すると考えられており、CBSが保有するC. cuniculorum株の約半数は草食動物の糞に由来している。 S. obscuraとS. thielavioidesのITS類似度は99.4%であるが,タンパク質コード遺伝子は一貫して異なっており,Subramaniulaの新種として記述することが正当である。
Subramaniula obscuraのマクロおよびミクロ形態は,S. obscuraの塊状をなす細胞がより茶色っぽくて丸く,菌糸が太くてイボ状突起を有することを除いて,S. asteroidesとよく似ている. 両種およびS. thielavioidesの最低生育温度は6℃であり、40℃以上でもよく生育し、Subramaniula属の耐熱性を示している。 8843>
ヒト腹膜炎から回収したChaetomium anamorphosum CBS 137114株を新種として同定するため,まず,Papulaspora種との形態的な比較検討を行った. 本菌株は、褐色で厚い壁の細胞の集合体を形成し、フィアルコニディアを産生することから、Papulaspora nishigaharanasとある程度の類似性を示した(渡辺 1991)。 GenBankのITSおよび28S rRNAのD1/D2領域の配列を比較した結果、既知の種との相同性は認められなかった。 分子系統学的アプローチにより、本菌はホヤの仲間であるChaetomium irregulareおよびC. fusisporumの近縁種であると分類できた(図1、図2、図9)。 この新種は、形態だけでなく、生育温度もC. irregulareやC. fusisporumと異なっていた。 C. anamorphosumの最適生育温度は33-36℃で、40℃でも生育が確認されたが、C. irregulareの最適温度は30℃で、40℃では生育できないか生育不良にとどまった。 Chaetomium irregulareはRodríguezらによってAchaetomium属に移された(2004)。 しかし,一般型の Achaetomium globosum と比較すると,距離があり,Achaetomium irregulare の名称は冗長であることが判明した。 総型種であるC. globosumとの距離が比較的大きいため,新種を含む他のChaetomium属をSubramaniulaに準系統として含むクレードの分類・命名法は不明である。 また,本属の種とC. globosumの種では,腹部,腹毛,腹胞子の形態が異なっている。 Chaetomium属,Achaetomium属,Subramaniula属,Achaetomiella属は形態的に類似しており,腹毛の有無,腹壁,腹胞子の色,成長速度にわずかな違いがある (Cannon 1986)。 これらの特徴は,分子データの利用可能性により,ほとんど意味をなさなくなった。 Chaetomiumの分類学的改訂がなされるまでは,SubramaniulaをChaetomiumに入れ子になっている属として認め,本属内のクラスターの現在の分類を維持する。
図9
Chaetomium irregulare (CBS 446.66). MEA上のコロニー:a 1週間 b 4週間の培養;c OA寒天表面のasci;d Ascomata;e Ascomata wall;f-g Asci;h. Ascospores. – スケールバー=10μm
Chaetomiumおよび近縁種の記載数が多いにもかかわらず、それらの分子分類学についてはほとんど知られておらず、配列が決定されて公開データベースで利用できる種はわずかである(Wang et al.2014)。 先行研究のほとんどは希少種に限定されており,より普遍的なChaetomium種の系統は未解決のままである(Asgari and Zare 2011; Lee and Hanlin 1999; Wang et al.) 最近、4つの遺伝子の分子解析に基づき、C. indicumグループの3つの新種が記載された(Wang et al.) また,イランのAsgari and Zare (2011)は,3つの遺伝子の系統解析により,Chaetomiumの分子研究を行い,6つの新種を同定している。 このうち2種は,Chaetomium anamorphosumや本論文で紹介したSubramaniulaの両種が形成する形態と類似した無性形態を示した。 Chaetomium rectangulare Asgari and Zare (2011)はC. globosumグループに属し,本論文の新種とよく似た鞘翅目と分生子を持つ無性形態が特徴であった。 このことは、新種が何らかの理由で有性結実能力を失い、無性型の胞子形成に置き換わったことを示唆しているのかもしれない。 また、有性生殖を制御するMAT遺伝子座の塩基配列を決定することにより、これらの種の有性形態がないのか抑制されているのかが分かるかもしれない。
Chaetomium, Subramaniula, Papulaspora種の自然生息地として動物の糞、腐った野菜、土が知られている。 De Hoogら(2013b)は,Madurella属がChaetomiumの中に入れ子になっていること,Chaetomiaceaeの多くの種が糞との関連と乾燥した気候条件とを兼ね備えていることに注目した。 これまで未同定であった非アスコスポーラス種をChaetomiumに加えることで、ヒトや動物の疾病におけるこの属の役割は大きく増加した。 Chaetomium感染症や、ChaftomidiumやThielaviaなどのChaetomium系統樹に群がる種による感染症が、皮膚、毛髪、爪から報告されている(Hubkaら2011;Kaliamurthyら2011;Najafzadehら2014;Vinod Moothaら2012)。 さらに、Chaetomiaceaeのいくつかの種は、免疫不全患者において重篤な日和見感染を引き起こすことが報告されている(Al-Aidaroos et al.2007、Guppy et al.1998、Hoppin et al.1983)。 C. anamorphosumでは,腹膜透析中に感染した免疫不全者において,我々と同様の腹膜炎を起こした例がいくつか報告されている. Febréら(1999)は透析液のボトルからC. globosumを分離し,腹膜炎はBaerら(2013)が報告している. Issaら(2013)が発表した興味深い症例は、サウジアラビアのダマム出身の免疫不全の女性における腹膜炎で、原因は不明なChaetomium種であった。 明らかに、免疫力がない人も、チアトミウムまたは関連する真菌による深部感染のリスクにさらされています。 例えば、Thielavia subthermophilaによって引き起こされた致命的な脳性黒色菌症の症例は、免疫不全者において報告されている(Badali et al.2011)。 現在では,Chaetomium atrobrunneum,C. perlucidum,C. strumariumは,重篤で生命を脅かす感染症を引き起こす神経栄養種とみなされている(Abbott et al 1995; Barron et al. 2003; Guppy et al. 1998)。 このように,Chaetomiaceaeの仲間は,臨床的な潜在能力が過小評価されているようであり,ヒトの病理学的な役割の再評価が急務である. また,多くの種が乾燥地に生息し,高温に耐えることができるため,哺乳類組織での生存率を高めていると思われる。 C. anamorphosumがC. irregulareとは対照的に36℃で最適に生育できることは、その好例である。 8143>
表現型基準による同定が困難なため、Chaetomium属やSubramaniula属の古い事例では、誤ってMadurella属やPapulaspora属の感染事例として無視されたり報告されたりしているかもしれない(Mohd-Tahir et al.2012)。 我々の研究は、chaetomium類似種による外傷性・日和見感染症では、培養においてしばしば非胞子性あるいは乏しい菌株が得られることを明確に示している(Najafzadeh et al.2014; Vinod Mootha et al.2012) 。 これらの菌株が同属の別分類群として記述されることは、臨床的・疫学的観点から重要である。 さらに、抗真菌薬感受性の研究は乏しく、治療プロトコルが早急に必要である
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