尿路感染症の病態

尿路感染症の経路

尿路感染症については、上行性（尿行性）、血行性、リンパ行性の 3 つの感染経路について説明します。

小児では、尿路感染（または上行性感染）が最も一般的です。上行性感染は、膣前庭、尿道周囲、包皮嚢、および尿道末端部への尿路病原性微生物の定着によって促進されます。通常、女児における尿路病原性細菌叢の定着は、主に乳酸（膣pHを低下させる）と過酸化水素を産生する乳酸菌に代表される正常な膣微生物叢によって阻止されます。これらの微生物叢は、尿路病原性微生物の増殖に不利な環境を作り出します。膣微生物叢の破綻は、エストロゲン欠乏、IgAの局所分泌低下と関連している可能性があります。再発性尿路感染症では、分泌型IgAレベルが急激に低下し、リゾチームの分泌が阻害されます。新生児では尿中の分泌型IgA濃度が極めて低く、新生児期における尿路感染症発症の危険因子となります。

通常、尿道周囲から尿道への微生物の侵入は、尿流によって阻害されます。したがって、排尿回数と排尿量が多いほど、上行性尿路感染症のリスクは低くなります。女子の尿道は短く、排尿時に尿流が乱れるため、細菌が膀胱に侵入しやすく、女子の尿路感染症発症率が高い主な原因の一つとなっています。排尿機能や局所免疫障害に加え、早期の性行為も微生物が尿道に侵入する原因となります。性交中、尿道の外側開口部は機械的な作用を受け、膣部に定着する尿路病原性微生物の侵入を促進します。

割礼が伝統的に行われている国では、男児の尿路感染症の発生率は非常に低い。

細菌感染症、敗血症、およびアポステマ性腎炎では、血行性感染経路が最も可能性が高い。リンパ行性感染経路の存在については議論がある。微生物のリンパ行性移行は、腸管から腸間膜リンパ節および血流への移行過程と関連しているという仮説がある。

膀胱感染症の発症

尿路病原細菌が膀胱に侵入しても、必ずしも炎症プロセスが進行するわけではありません。尿は優れた栄養媒体ですが、健康な小児では尿道の遠位部を除き、尿路は無菌です。尿流による微生物の機械的な洗い流しに加え、膀胱粘膜の安全性を確保する保護因子がいくつか存在します。移行上皮の細胞層は、ムコ多糖（親水性のグリコサミノグリカン）の膜で覆われています。グリコサミノグリカン層は、細菌と尿路上皮の接触を防ぎ、細菌の付着を困難にします。外因性の機械的および化学的作用は、ムコ多糖層を破壊します。しかし、この層は24時間以内に回復し、保護効果を維持します。

通常、膀胱内の細菌は15分以内に死滅します。残尿量が増加すると、膀胱の局所的な保護機能は著しく低下します。膀胱内の細菌濃度は、頻繁な排尿によって数倍減少することが知られており、これは尿路感染症を予防する方法の一つです。しかし、幼児（4～5歳まで）では、生理的に膀胱を完全に空にすることができないことが観察されます。膀胱が完全に空にならない状態は、慢性便秘を背景にしてよく観察されます。

尿の抗菌作用は、高い浸透圧、低いpH、そして尿素と有機酸の含有量の高さに起因します。これらの作用は乳児では著しく弱く、尿路感染症に対する感受性の上昇に寄与します。正常な尿に含まれるウロムコイド（例：タム・ホースファットタンパク質）とオリゴ糖は、マンノース感受性大腸菌株の尿路上皮への付着を阻害します。

発達異常（膀胱膣瘻や膀胱腸瘻など）がある場合、微生物が尿道を迂回して膀胱に侵入する可能性があります。

尿管および腎実質における感染症の発生

通常、細菌が尿管に侵入し、腎盂まで上昇することは、尿管口が閉鎖し、遠位方向に蠕動運動することによって阻止されます。これらの要因の破綻、および尿管拡張につながる正常な尿流動態の異常は、微生物の上行輸送を促進します。

腎実質における感染症の発症は、大腸菌のO抗原、K抗原、およびP線毛に対する抗菌抗体の合成を伴う。血清中の抗体濃度は、炎症の重症度および腎実質萎縮病巣の形成に直接関連している。抗体の合成に伴い、貪食が活性化される。血管内顆粒球凝集および浮腫の結果、局所虚血が発生し、硬化症の形成につながる可能性がある。IgGおよびIgA濃度の上昇は補体形成を刺激し、炎症メディエーターの活性を高める。腎実質における局所炎症は、感染の発生部位からの拡散を防ぐ。尿細管腔内では、炎症の影響下でリゾチームおよびスーパーオキシダーゼが放出され、細菌だけでなく尿細管細胞にも毒性のある酸素ラジカルが形成される。

腎乳頭と髄質は、微生物による炎症プロセスの影響を最も受けやすい部位です。これは、皮質と比較して、血流強度が低いこと、pHが低いこと、浸透圧が高いこと、そしてアンモニウム濃度が高いことに起因します。これらの因子は、細菌の増殖に好ましい条件を作り出し、白血球の走化性を抑制します。

完全な免疫反応ができない新生児の場合、腎実質における感染過程は敗血症性の性質を伴って一般化する傾向があり、この年齢層における腎血流量の低さが腎臓萎縮の発症につながることが知られています。

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