日本小児循環器学会雑誌 2巻2号 244〜247頁（1986年）
実験的感染性心内膜炎モデルに於ける抗生剤による予防投与の効果
（昭和61年1月9日受付）
（昭和61年7月17日受理）
井原 正博 小島 好文
慶応義塾大学医学部小児科学教室
小佐野 満 老川 忠雄 村井 孝安 田口 豊
芳賀日赤病院小児科東 條 雅 宏
山下 直哉 込山 修
key words：感染性心内膜炎，予防的抗生剤投与，無菌性血栓性琉贅，細菌定着と増殖
要 旨
抗生剤予防投与による感染性心内膜炎発症予防効果の機序を解明するため家兎を用いて，Durackの 方法1）により大動脈弁に無菌性血栓性涜贅を作製し，抗生剤投与下の細菌の定着及びその増減に関する
検討を行った．緑膿菌接種後2〜3分の大動脈弁疵贅内菌数はコントロール群とGentamicin（GM）投
与群との間に差を認めず，抗生剤の存在の有無あるいは血中濃度の高低にかかわらず疵贅に対する初期 の緑膿菌の定着は抑制されなかった．緑膿菌接種3時間の大動脈弁疵贅内菌数はコントロール群では103 cfu／gで，その後経時的に増加しているが， GM投与群では血中濃度が最小発育阻止濃度（MIC）以上で あっても，MICの約1／3であっても，いずれも測定限界以下に抑制されていた．抗生剤の感染性心内膜炎 予防効果は，初期の細菌定着抑制ではなく，定着後の増殖を抑制するためと思われる．緒 言
最近MIC以下の抗生剤血中濃度あるいは静菌的抗 生剤による無菌性血栓性疵贅に対する細菌の定着抑制 実験がいくつか報告されているが2）3），初期の定着及び その後の増殖といいう点について未だ検討されていな い．我々は感染性心内膜炎発症の機序に関する検討を 行い，実験的に作製した無菌性血栓性琉贅に対する細 菌の初期定着は細菌の種類にかかわらず同様で，ある 菌数以上接種された場合は琉贅に確実に定着するこ と，感染の成立はその後琉贅において菌が増殖しうる か否かが問題となることを報告した7）．今回感染性心 内膜炎に対する抗生剤予防投与の機序を解明するた め，Durackの方法1）により大動脈弁に無菌性血栓性琉 贅を作製し，抗生剤投与下の細菌の定着及び，その増 減に関する検討を行った．
方 法
体重2．5〜2．8kgの家兎を全身麻酔し，頚動脈より外
別刷請求先：（〒320）栃木県宇都宮市中央本町4−17 済生会宇都宮病院小児科 井原 正博
径1．Ommの静脈用カテーテルを挿入して，左室内へ到 達させたのち固定する．カテーテルを3〜4日留置す ると大動脈弁，左室内壁及び大動脈内壁に無菌性血栓 性疵贅が形成される．これらの家兎にGentamicin 2．5 mg／kg／hr及び0．5mg／kg／hrを3時間持続点滴静注
したあと，耳静脈より緑膿菌を108〜109cfu （colony forming units）注入した．注入後2〜3分，1時間及 び3時間に心臓を無菌的に摘出し大動脈弁に付着した 疵贅内の菌数及び血中の菌数，またそれぞれの血中 GM濃度を測定した．尚，コントロール群としてGM 無投与群についても緑膿菌注入後2〜3分，1時間，
3時間，6時間，12時間，24時間の疵贅内菌数を測定
した．
結 果
コントロール群では緑膿菌注入2〜3分後の托贅内 菌数は105〜106cfu／gで，血中の細菌数は経時的に減少 するが，表1の如く琉贅内菌数はその後経時的に増加
している（表1）．GM 2．5mg／kg／hr投与群のGM血 中濃度は6。25〜11．0μg／mlと，使用した緑膿菌の最小 発育阻止濃度6．25μg／ml以上であった．緑膿菌注入後
Presented by Medical*Online
日小循誌 2（2），1986 245−（83）
表1 コントロール群
Time of Sacri丘ce
Blood
（cfu／m1）
Vegetation
（cfu／9）
Inoculum
size
（cfu／ml）
2−3min 3×104 2×105 1．6×108
2−3min 1×105 3×106 9．0×108
2−3min 1×103 1×106 5．5×108
2−3min 2×105 3×105 1．1×109
1hr 2×103 3×104 1．9×109
1hr 3×103 2×103 2．0×108
3hr 2×101 6×103 1．9×108
3hr 1×102 2×103 4．1×108
3hr 3×102 3×103 1．2×109
6hr 5×103 5×103 1．3×108
6hr 4×103 4×103 4．0×108
6hr 〈1×101 4×105 3．2×109
6hr ＜1×101 4×106 1．2×109
12hr ＜1×101 7．2×106 3．4×108
12hr ＜1×101 4．4×105 2．0×108
24hr 〈1×101 9．0×107 2．4×108
24hr ＜1×101 8．2×108 1．6×108
2〜3分の琉賛内菌数はIO4〜106cfu／gでコソトロー ル群と差を認めず，疵贅への初期の細菌定着は抑制さ れていないことがわかる．緑膿菌注入後3時間の涜賛 内菌数は全て103cfu／g以下と測定限界以下で，初期定 着後の細菌増殖が抑制されている（表2）．GM O．5mg／
kg／hr投与群の血中GM濃度は1．4〜4．2（平均2．4）
μg／mlとMICの約1／3であった．緑膿菌注入後3時間 の琉贅内菌数は全て103cfu／g以下と測定限界以下で
表2 GM2．5mg／kg／hr DIV群
Time of
Sacri6ce Blood
（cfu／ml）
Vegeta・
tion
（cfu／9）
Inoculum
size
（cfu／ml）
Serum
Concen−
tration
（ng／ml）
2−3min 2×105 2×104 1．6×108 6．25
2−3min 2×105 5×106 1．5×108 6．5 2−3min 3×105 9×105 9．0×109 11．0
1hr 3×102 5×103 1．9×109 7．4
1hr 1×101 〈1×103 1．9×108 10．5 3hr 1×101 〈1×103 1．9×108 10．5 3hr 〈1×101 ＜1×103 4．1×108 10．5 3hr 3×101 〈1×103 6．5×108 11．0
あった．MICの約1／3の血中濃度でも初期定着後の緑 膿菌の増殖が抑制されていた（表3）．
考 按
感染性心内膜炎は抗生剤出現以前は致死的な疾患で あったが，抗生剤の発見と発達に伴い死亡率は急速に 低下している．また，小児の感染性心内膜炎は90％以 上が先天性心疾患を基礎疾患としており4），発症予防 のための抗生剤投与も古くから行われている．しかし ながら感染性心内膜炎発症のメカニズムと併せて発症 の詳細なメカニズムは未だ解明されていない．現在行 なわれている抗生剤予防投与法は主に動物における感 染予防実験，臨床経験，既知のデータの見直し等に基 づいている．1984年American Heart Associationの Comitteeは予防投与のrecommendationを改訂した が5），これによると予防投与期間は大幅に短縮されて いる．また，近年発症予防に関する動物実験で1981年 Bernardらは， Vancomycin耐性のStreptococcus 表3 GMO．5mg／kg／hr DIV群
Time of
Sacrifice Blood
（cfu／m1）
Vegetation
（cfu／m1）
Inoculum
size
（cfu／ml）
Serum Concentration
（ng／ml）
2−3min 1×104 2×106 1．6×108 4．2
2−3min 2×105 3×106 1．5×108 1．4
2−3min 4×105 4×106 9．0×108 2．5
1hr 3×101 9×103 1．9×108 2．1
1hr 1×101 4×104 1．5×108 2．2
3hr 1×10【 ＜1×103 1．9×108 2．3
3hr 〈1×101 〈1×103 4．1×107 2．4
3hr 1×101 ＜1×103 6．5×107 2．2
Presented by Medical*Online
246−（84）
Sanguisによる心内膜炎発症が， Vancomycin投与に より予防されたことより，その予防効果はbacterial killingではなく疵贅に対する定着抑制によるのでは ないかと推論している6）．Glauserらは1982年にClin−
damycin， Erythromycin， Doxycycline等の静菌的抗 生剤によっても，実験的感染性心内膜炎が予防された と報告している2）．また1981年，ScheldらはMIC以下 のVancomycinに暴露された， Streptococous san−
guisによる心内膜炎発症実験で，発症抑制は細菌の定 着抑制によるのではないかとしている3）．しかしなが らこれらの報告では，琉贅に対する細菌のごく初期の 定着が抑制されるのか，あるいはその後の増殖が抑制
されるのかについては検討されていない．我々は，実 験的に作製した無菌性血栓性琉贅に対する細菌の初期 定着は，細菌の種類にかかわらず同様で，ある菌数以 上が接種された場合は疵贅に確実に定着すること，感 染の成立はその後琉贅において菌が増殖しうるか否か が問題となることを報告した7）．今回，家兎を用いて GM持続点滴静注下における無菌性血栓性琵贅に対す る緑膿菌の定着及びその後の増殖に関する検討を行っ た．緑膿菌接種後2〜3分の大動脈弁戎賛内菌数はコ ントロール群とGM投与群との間に差を認めず，抗生 剤の存在の有無あるいは血中濃度の高低にかかわら ず，疵賛に対する初期の緑膿菌の定着は抑制されない．
緑膿菌接種後3時間の大動脈弁疵贅内菌数はコント ロール群では103cfu／gで，その後経時的に増加してい るが，GM投与群では血中濃度がMIC以上であって も，MICの1／3であっても，いずれでも測定限界以下に 抑制されていた．これらの結果より抗生剤の投与によ る感染性心内膜炎予防の効果は，初期の細菌定着抑制 ではなく，定着後の細菌の増殖を抑制するためと思わ れる．また，MICの約1／3のGM血中濃度でも増殖が 抑制されていたことは，現在一般的に行われている抗 生剤予防投与法の有効性を裏づけるものと思われる．
今回の実験は従来行われている機械的な刺激により 形成された疵贅を用いて行ったものであるが，感染性
日本小児循環器学会雑誌 第2巻 第2号
心内膜炎の発症には血行動態の異常が深くかかわって いることは事実である．今後，感染性心内膜炎を発症 しやすい先天性心疾患と類似の血行動態を作製した実 験動物を用い更に検討が必要と思われる．
結 語
抗生剤による感染性心内膜炎発症予防の効果は細菌 の定着抑制ではなく，定着後の増殖を抑制するためと 思われる．今後，心臓内で血行動態の異常がある実験 動物を用いて発症及び感染予防等の研究を行う必要が あると考える．
本論文の要旨は第21回日本小児循環器学会（於，浦和市）
にて発表した．
稿を終るにあたり，御校閲いただいた慶応義壁大学医学 部小児科・小佐野満教授に深謝いたします．
文 献
1）Durack， D．T． and Beeson， P．B．：Experimental bacterial endocarditis．1． Colonization of a ster−
ile vegetation． Br． J． Exp． PathoL，53：44，1972．
2）Glauser， UP． and Fransioli， P．： Successful prophylaxis against experimental streptococcu endocarditis with bacteriostatic antibiotics． J．
Inf． Dis．，140：806，1982．
3）Scheld， W．U．：Bacterial adhesion in the path−
ogenesis of infective endocarditis． J． Clin．
Invest．，68：1381，1981．
4）Johnson， D．H．， Rosenthal， A． and Nadas， A．S．：
Aforty・year review of bacterial endocarditis in infancy and childhood． Circulation， 51： 581，
1975．
5）Schulman， S．T．， Armen， D．P．， Bisno， A．L．， Da−
jani， A．S．， Durack， D．T．， Gerver， M．A．， Kaplan，
E．L．， Millard， HD．， Sanders， WE． and Schwarz，
R．H．： Prevention of bacterial endocarditis Circulation，70：1123， A．1984．
6）Bernard， J．P．， Francioli， P． and Glauser， M．P．：
Vancomycin prophylaxis of exp． streptococcus sanguis． J． Clin． Invest．，68：1113，1981．
7）老川忠雄，小佐野満，山下直哉，東條雅宏，井原正 博：動物モデルにおける感染性心内膜炎，感染・炎 症・免疫，14：286，1984．
Presented by Medical*Online
昭和61年10月1日 247−（85）
Preventive Effect of the Antibiotics Against Infective Endocarditis in Experimental Model
Masahiro Ihara， Mitsuru Osano， Tadao Oikawa， Naoya Yamashita， Yoshifumi Kojima，
Takayasu Murai， Masahiro Tojo， Yutaka Taguchi and Osamu Komiyama
Department of Pediatrics， School of Medicine， Keio University
To investigate the preventive effect of the antibiotics against infective endocarditis， non−bacterial thrombotic endocarditis was developed on the aortic valve of the house rabbit by the method of Durack．
Bacterial adhesion and subsequent multiplication was investigated under continuous infusion of the antibiotic agent．
The number of viable bacteria in the vegatation formed on the aortic valve after 2−3 minutes of innoculation of pseudomonas aeruginosa did not differ between the control group and the group given gentamicin， which shows that the initial attachment of the pseudomonas to the vegatation in not inhibited by the presence of antibiotics． The result was the same whether the serum concentration of gentamicin was above or far below the minimal inhibitory concentration（MIC）of the paticular organism．
The number of viable bacteria in the vegetation after 3 hrs of innoculation was 103 colony forming units（cfu）／g in the control group and the number increased chronologically． In the group given gen−
tamicin， the number of viable bacteria was decreased to below 103 cfu／g by 3 hrs of innoculation，
whether the serum gentamicin concentration was above or about 1／30f MIC．
The effect of the antibiotics in preventing the development of IE． could be the result of inhibiting multiplication of the bacteria and not the initial attachment．
