PCMレク：5 Dynamics of Diseases（18th Sep 2024）

疾病の動態 (Dynamics of Diseases)

序論 (Introduction)

疫学の基本的な前提は、疾病や他の健康イベントは無作為に発生するのではなく、リスク要因が集団内で無作為に分布していないため、ある集団の一部のメンバーでより高い確率で発生するというものです。疫学の重要な役割の一つは、どの要因が特定のメンバーを他のメンバーよりも高リスクにしているかを特定することです。

疫学の三角形 (Epidemiologic Triad)

  • 宿主 (Host): 疾病にかかる可能性がある主体。人口統計学的特徴、生物学的特徴、社会経済的特徴を持つ。
  • エージェント (Agent): 疾病を引き起こす要因。生物的エージェント、物理的エージェント、化学的エージェント、栄養エージェント、機械的エージェント、社会的エージェントが含まれます。
  • 環境 (Environment): 宿主とエージェントの相互作用に影響を与える要因。物理的環境、生物学的環境、社会的環境が含まれます。

疾病発生モデル (Disease Causation Model)

  • エージェント (Agent): 宿主に害を及ぼす可能性のあるすべての要素。疾病の発生にはエージェントが存在する必要があります。
  • 宿主 (Host): 疾病にかかる可能性のある主体。
  • 環境 (Environment): エージェントに影響を与え、その暴露の機会を決定する外的要因です。地質、気候、大気、衛生状況、生活環境（住居、混雑、水供給、廃棄物、下水処理など）が含まれます。

エージェント (Agent)

エージェントとは、個人に害を与える可能性があるすべてのものを指します。疾病が発生するためにはエージェントが存在する必要があります。

毒性と致死率 (Virulence and Case Fatality Rate)

  • 毒性 (Virulence): 病原性の程度で、特定の宿主における微生物の疾病誘発力を示します。免疫測定によって感染した総数に対する顕性感染の症例数の比率で数値的に表されます。
  • 感染症における致死率 (Case Fatality Rate for Infectious Diseases): 感染した個体のうち死亡した割合を指します。感染の重症度の関数であり、軽度の症例が診断されない場合、この割合に大きな影響を与えます。

感受性のある宿主 (Susceptible Host)

感受性のある宿主は、感染の連鎖の最終段階です。宿主の感受性は遺伝的要因によって左右され、感染に対する抵抗力や病原性を制限する能力にも影響を与える一般的な要因もあります。感染性エージェントは感受性のある宿主を探し、「成功した寄生」を目指します。

寄生が成功するために必要な4つの段階

  1. 侵入経路 (Portal of entry): エージェントが体内に入る場所
  2. 体内での選択された場所 (Site of election inside the body): エージェントが定着し増殖する場所
  3. 出口経路 (Portal of exit): エージェントが体外に出る場所
  4. 外部環境での生存 (Survival in external environment): エージェントが体外でも生存する能力

感染 (Infection)

感染は、感染性エージェントが人間や動物の体内に侵入し、増殖または発展することを指します。感染は必ずしも疾病を引き起こすわけではありません。

感染の段階 (Gradients of Infection)

  1. 定着 (Colonization): 例として、皮膚や正常な鼻咽頭に定着する黄色ブドウ球菌 (S. aureus)。
  2. 無症候性または不顕性感染 (Subclinical or inapparent infection): 例としてポリオ (Polio)。
  3. 潜伏感染 (Latent infection): 例として単純ヘルペスウイルス (Herpes simplex)。
  4. 顕性感染または臨床感染 (Manifest or clinical infection): 目に見える症状を伴う感染。

自然史と疾病のスペクトル (Natural History and Spectrum of Disease)

この図は、疾病の進行過程（自然史）と予防戦略の関係を示しています。

  • 一次予防 (Primary Prevention): 健康増進と一次予防は、病気が発生する前にリスク要因を管理する段階です。主に、生活習慣の改善やワクチン接種、リスクのある要因に対する教育などが含まれます。この段階では、病気の**生物学的発症 (Biological onset of disease)**がまだ発生していません。
  • 二次予防 (Secondary Prevention): **スクリーニングと早期発見 (Screening & Early Detection)**が行われる段階です。病気がすでに発症しているが、まだ臨床的な症状が出ていないか、初期の段階にある場合です。この予防は、症状が現れる前に早期に介入することで、病気の進行を抑えることを目的としています。
  • 臨床フェーズ (Clinical Phase): 症状が現れ (Symptoms appear)、診断 (Dx) と治療 (Therapy) が始まる段階です。この時点で、病気の進行を遅らせたり症状を和らげたりするための治療が行われます。
  • 三次予防 (Tertiary Prevention): **リハビリとサポート (Rehabilitation and Support)**は、病気が進行した後の段階です。障害の予防や症状の悪化を防ぐための対策が行われ、患者の生活の質を向上させることを目指します。

疾病の自然史 (Natural History of Disease)

疾病の自然史は、個人が疾病プロセスを経る進行を時間の経過とともに示したもので、医療介入がない場合におけるその結果を追います。
このプロセスは、疾病を引き起こす要因への暴露またはその要因の蓄積から始まり、介入が行われない場合、最終的には回復、障害、または死亡で終わります。

感染性 (Infectivity), 病原性 (Pathogenicity), 毒性 (Virulence)

  • 感染性 (Infectivity): 暴露した人々のうち、感染する割合を指します。
  • 病原性 (Pathogenicity): 感染した人々のうち、臨床的な疾病を発症する割合を指します。
  • 毒性 (Virulence): 臨床的な疾病を発症した人々のうち、重篤になるか死亡する割合を指します。

臨床スペクトル (Clinical Spectrum)

疾病の自然史とスペクトルは、臨床医や公衆衛生労働者にとって課題をもたらします。臨床スペクトルがあるため、臨床医が診断したケースはしばしば「氷山の一角」に過ぎません。多くのケースは診断が早すぎたり、無症状のままでいることもあります。

感染の連鎖 (Chain of Infection)

感染症は、エージェント (Agent)、宿主 (Host)、環境 (Environment) の相互作用によって発生します。より具体的には、エージェントがその**貯蔵庫 (Reservoir)または宿主から出口経路 (Portal of exit)を通じて離れ、ある伝播経路によって侵入口 (Portal of entry)**を経て感受性のある宿主に入り、感染を引き起こします。これを「感染の連鎖 (Chain of Infection)」と呼びます。

この図は、感染症の伝播プロセスを示したもので、感染を引き起こす要素がどのように連鎖しているかを説明しています。

  • 病原体 (Germs / Agent): 感染症を引き起こす微生物で、細菌 (Bacteria)、ウイルス (Viruses)、寄生虫 (Parasites) などが含まれます。
  • 病原体が存在する場所 (Reservoir / Where Germs Live): 病原体が通常生活し、増殖する場所です。人間 (People)、動物 (Animals)、野生動物、食物 (Food)、土壌 (Soil)、水 (Water) などが該当します。
  • 病原体の出口 (Portal of Exit / How Germs Get Out): 病原体が感染者の体から出る経路です。唾液や嘔吐 (Mouth, saliva, vomit)、皮膚の切り傷 (Blood, cuts in the skin)、おむつ替えや排泄 (During diapering, toileting, stool) が例として挙げられます。
  • 伝播経路 (Mode of Transmission / How Germs Get Around): 病原体が新たな宿主に移動する方法です。手の接触 (Hand contacts)、玩具や砂 (Toys, sand)、飛沫 (Droplets) が代表的です。
  • 病原体の侵入経路 (Portal of Entry / How Germs Get In): 病原体が新しい宿主に入る場所です。口 (Mouth)、皮膚の切り傷 (Cuts in the skin)、目 (Eyes) が挙げられます。
  • 感受性のある宿主 (Susceptible Host / Next Sick Person): 感染しやすい人々で、乳児 (Babies)、子供 (Children)、高齢者 (Elderly)、免疫力が低下している人 (People with a weakened immune system)、ワクチン未接種者 (Unimmunized people) などが該当します。

感染の連鎖の要素

  1. エージェント (Agent): 疾病を引き起こす原因
  2. 貯蔵庫 (Reservoir): エージェントが通常生活し、増殖する場所
  3. 出口経路 (Portal of Exit): エージェントが宿主から離れる場所
  4. 伝播経路 (Mode of Transmission): エージェントが移動する方法
  5. 侵入口 (Portal of Entry): エージェントが新たな宿主に入る場所
  6. 宿主 (Host): 感染の対象となる感受性のある個人
  7. 暴露 (Exposure): エージェントとの接触
  8. 投与量 (Dose): エージェントの量

貯蔵庫 (Reservoir)

貯蔵庫とは、感染性エージェントが通常生息し、成長し、増殖する場所です。貯蔵庫には、人間、動物、環境が含まれます。
貯蔵庫は必ずしもエージェントが宿主に移る際の**感染源 (Source)**とは限りません。

例: クロストリジウム・ボツリヌム (Clostridium botulinum) は土壌に存在するが、ボツリヌス感染症のほとんどの感染源は不適切に缶詰された食品です。

人間の貯蔵庫 (Human Reservoir)

多くの感染症には人間の貯蔵庫があります。これらの疾病は、媒介者なしで人から人へと直接伝染します。例としては、性感染症、麻疹 (Measles)、おたふく風邪 (Mumps)、溶連菌感染症 (Streptococcal infection)、多くの呼吸器病原体などが含まれます。
天然痘 (Smallpox) は、最後の症例が確認され隔離された後に撲滅されました。なぜなら、人間が天然痘ウイルスの唯一の貯蔵庫だったからです。

キャリア (Carriers)

キャリアとは、明らかな疾病がないにもかかわらず、他者にエージェントを伝播させる能力を持つ人を指します。
キャリアには以下の種類があります。

  • 無症候性キャリア (Asymptomatic carriers): 感染中に症状が現れないキャリア。
  • 潜伏期キャリア (Incubatory carriers) および 回復期キャリア (Convalescent carriers): 臨床的に発病する前後に伝播可能なキャリア。
  • 慢性キャリア (Chronic carriers): 初回感染後も数ヶ月から数年間エージェントを保持し続けるキャリア。例としては、B型肝炎ウイルス (Hepatitis B virus) や サルモネラ・チフィ (Salmonella typhi)（チフスの原因菌）が挙げられます。

動物の貯蔵庫 (Animal Reservoirs)

通常の条件下で動物から人間に伝染する感染症は**人獣共通感染症 (Zoonoses)**と呼ばれます。これらの疾病は通常、動物から動物へと伝染し、人間は偶然の宿主となることが多いです。
例:

  • ブルセラ症 (Brucellosis): 牛や豚
  • 炭疽 (Anthrax): 羊
  • ペスト (Plague): げっ歯類
  • 旋毛虫症 (Trichinosis): 豚
  • 狂犬病 (Rabies): コウモリ、アライグマ、犬など

環境の貯蔵庫 (Environmental Reservoirs)

植物 (Plants)、土壌 (Soil)、水 (Water) も一部の感染性エージェントの貯蔵庫です。
例:

  • **ヒストプラズマ症 (Histoplasmosis)**を引き起こす真菌エージェントは土壌に生息・増殖します。
  • レジオネラ菌 (Legionella) の主な貯蔵庫は冷却塔や蒸発式凝縮器によって生成される水です。

感染経路 (Portal of Exit)

感染経路は、病原体が宿主から離れる経路を指し、通常、病原体が局在する場所に対応します。以下はいくつかの例です。

  • 結核菌 (Tubercle bacilli) や インフルエンザウイルス (Influenza viruses): 呼吸器から排出されます。
  • ビルハルツ住血吸虫 (Schistosomes): 尿から排出されます。
  • コレラ菌 (Cholera vibrios): 便から排出されます。
  • 疥癬 (Scabies) の原因菌 サルコプテス・スカビエイ (Sarcoptes scabiei): 皮膚病変から排出されます。
  • エンテロウイルス70 (Enterovirus 70): 結膜分泌物から排出され、出血性結膜炎を引き起こします。
  • 血液由来の病原体 (Blood-borne agents): 例えば、風疹 (Rubella)、梅毒 (Syphilis)、**トキソプラズマ症 (Toxoplasmosis)**は胎盤を通じて感染し、B型肝炎 (Hepatitis B) は皮膚の切り傷や注射針を介して感染し、マラリア (Malaria) は血を吸う節足動物によって伝播されます。

伝播経路 (Mode of Transmission)

病原体が自然の貯蔵庫を離れた後、さまざまな方法で感受性のある宿主に伝播されます。伝播経路は以下の2つに分類されます。

直接伝播 (Direct Transmission)

  • 直接接触 (Direct contact): 接触は、キス、皮膚と皮膚の接触、性的接触などを含みます。また、感染性の微生物が含まれている土壌や植生との接触も含まれます。
  • 飛沫感染 (Droplet spread): 飛沫はすぐに移動し、病原体を感受性のある宿主に伝えます。

例:

  • 伝染性単核球症 (Infectious mononucleosis) や 淋病 (Gonorrhea) は人から人への直接接触で広がります。
  • 鉤虫 (Hookworm) は汚染された土壌との直接接触で広がります。

間接伝播 (Indirect Transmission)

病原体が空気中の粒子や、動物 (ベクター) や無生物 (車両) を介して感受性のある宿主に運ばれる場合です。

  • ベクター (Vector): 節足動物 (例: 蚊、ノミ、ダニ) が代表的です。これらは機械的に病原体を運ぶことができます。例えば、ハエは**赤痢菌 (Shigella)を脚に付着させ、ノミはペスト菌 (Yersinia pestis)**を体内に保持し、次の宿主に運びます。

機械的伝播 (Mechanical Transmission)

病原体がベクター内で増殖したり、物理的変化を受けたりしない場合を指します。これは、生物学的伝播とは対照的です。生物学的伝播では、病原体がベクター内で生活環の一部を経た後、次の宿主に伝播されます。この場合、ベクターは中間宿主および伝播の手段として機能します。

車両 (Vehicles)

車両は、病原体を間接的に伝播する媒体で、食物、水、血液などの生物学的製品、またはハンカチ、寝具、手術用メスなどの無生物 (フォーマイト) を含みます。食物や水はA型肝炎ウイルス (Hepatitis A virus)を運ぶことがあり、不適切に缶詰された食品はクロストリジウム・ボツリヌム (C. botulinum) が毒素を生成する環境を提供します。

空気伝播 (Airborne Transmission)

空気中に浮遊する粒子によって伝播されます。これには、塵埃 (Dust) と 飛沫核 (Droplet nuclei) の2種類の粒子があります。

  • 飛沫核 (Droplet nuclei): 乾燥した飛沫の残留物で、直径が5μm未満の非常に小さい粒子です。これらは空気中に長時間浮遊し、広範囲に運ばれることがあり、容易に吸入されて肺に到達します。

例: 結核 (Tuberculosis) は、飛沫感染よりも飛沫核による間接伝播が主な感染経路とされています。また、レジオネラ病 (Legionnaires’ disease) やヒストプラズマ症 (Histoplasmosis) も空気伝播によって広がります。

侵入口 (Portal of Entry)

病原体が感受性のある宿主に入るためには、適切な**侵入口 (Portal of Entry)**が必要です。この侵入口は、病原体が増殖できる組織や、毒素が作用する部位にアクセスできるものでなければなりません。

侵入口の例 (Portals of Entry)

  • 皮膚 (Skin): 例として、**鉤虫 (Hookworm)**は皮膚から侵入します。
  • 粘膜 (Mucous membranes): 例として、**梅毒 (Syphilis)やトラコーマ (Trachoma)**が粘膜を通じて感染します。
  • 血液 (Blood): 例として、**B型肝炎 (Hepatitis B)**が血液を介して感染します。
  • 腸内病原体 (Enteric pathogens): 多くの腸内病原体は、**糞口経路 (Fecal-oral route)**で伝播されます。これは、病原体が糞便中に排出され、洗浄が不十分な手を通じて、食品や水、調理器具を介して新しい宿主の口に入るプロセスです。

感受性を高める要因 (Factors that Increase Susceptibility)

感受性は、以下の要因で高まることがあります。

  • 一般的要因 (General factors): 栄養不良、アルコール依存症、非特異的な免疫反応を損なう病気や治療など。
  • 特異的免疫 (Specific acquired immunity): 特定の病原体に対して免疫がある場合、保護的な抗体が宿主を守ります。

宿主が抗体を獲得する方法 (Ways a Host Acquires Antibodies)

  1. 能動免疫 (Active Immunity): 感染、ワクチン、またはトキソイドに反応して抗体を生成する。これにより免疫が得られます。
  2. 受動免疫 (Passive Immunity): 抗毒素や免疫グロブリンの注射、または胎盤を通じて母親から抗体を受け取ることで免疫を得ます。

集団免疫 (Herd Immunity)

集団免疫とは、感受性のある宿主がいない場合、感染の連鎖が遮断されることです。もし集団の大部分がある病原体に対して抵抗力（免疫）を持っていれば、感染者と感受性のある者が接触する確率が低くなり、感染の拡大を防ぐことができます。

  • 必要な集団免疫のレベルは疾病によって異なります。理論的には、全ての個体が免疫を持つ必要はありませんが、実際には85〜90％の免疫レベルでも麻疹や風疹の発生が防げないことがあります。

公衆衛生への影響 (Implications for Public Health)

病原体がどのように宿主から出て、どのように新しい宿主に入るのか、そしてどのように伝播されるかを理解することで、適切な**制御対策 (Control Measures)**を策定できます。感染連鎖の中で最も干渉しやすいリンクに対して介入を行うことが有効です。

制御対策 (Control Measures)

  • 病原体の制御や排除: 一部の疾病では、病原体をその源で制御することが最適な介入です。
    • 病院内では、患者に対して「腸内予防措置」「呼吸器予防措置」「一般予防措置」などを実施し、感染経路を遮断します。
    • 地域社会では、土壌の汚染を防ぐために除染や覆いを行うことが有効です。

伝播経路に対する介入 (Interventions at the Mode of Transmission)

  • 直接伝播に対しては、源宿主を治療したり、感染が関連する接触を避けるよう教育したりします。病院では、多くの感染が直接接触で伝播されるため、手洗いが最も重要な対策です。

侵入口または宿主に対する対策 (Portal of Entry or Host)

  • 歯科医が使用するマスクや手袋は、患者の血液や分泌物、飛沫から歯科医を守るだけでなく、歯科医から患者を守る役割も果たします。
  • **予防的抗生物質 (Prophylactic antibiotics)やワクチン接種 (Vaccination)**は、潜在的な宿主の防御力を高めるための戦略です。

原因要素と因果のピラミッド (Component Causes and Causal Pies)

  • 個別の要素は**成分原因 (Component causes)**と呼ばれます。
  • 完全なピラミッド、すなわち**十分原因 (Sufficient cause)**は、ある病気の因果経路を示します。
  • 一つの疾病には複数の十分原因が存在し、それぞれが複数の成分原因で構成され、重複することもあります。
  • すべてのピラミッドや経路に現れる成分は**必要原因 (Necessary cause)**と呼ばれ、それがなければ病気は発生しません。

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