侵襲性肺炎球菌感染症の小児から分離された

第 79 回日本感染症学会総会学術講演会座長推薦論文

侵襲性肺炎球菌感染症の小児から分離された Streptococcus pneumoniae の血清型と耐性遺伝子の検討

1）旭川厚生病院小児科，^2）北里大学北里生命科学研究所感染情報学研究室

坂田 宏

^１）

生方 公子

^２）

千葉菜穂子

^２）

（平成 17 年 9 月 22 日受付）

（平成 17 年 11 月 16 日受理）

Key words : Streptococcus pneumoniae , invasive infection, serotype, child

要 旨

1998 年 8 月から 2005 年 7 月までの 7 年間に，侵襲性肺炎球菌感染症の小児の血液または髄液培養から検

出された Streptococcus pneumoniae 46 株について血清型と耐性遺伝子を検討した．患者の年齢は生後 2 カ月

から 9 歳の範囲で 1 歳以下の児は 36 名（78.3％）であった．臨床診断名は肺炎が 16 名（34.8％），occult bac- teremia が 15 名（32.6％），髄膜炎が 8 名（17.4％），上気道炎が 6 名（13.0％），関節炎が 1 名（2.2％）であっ た．最も多い血清型は 6B で 18 株（39.1％），ついで 23F が 8 株（17.4％），6A と 19F が 4 株（8.7％）であっ た．7 価の肺炎球菌ワクチンに含まれる血清型は 70％ 以上を占めていた．

耐性遺伝子 1 個所に変異があるのは 15 株（32.6％），2 個所に変異があるのは 10 株（21.7％），3 個所に変 異がある，いわゆる penicillin resistant S. pneumoniae（PRSP）は 18 株（39.1％）であった．PRSP は 6B，

23F，6A の 3 つの血清型で認められ，それぞれの血清型の 55.6％，62.5％，75.0％ であった．

〔感染症誌 80：91〜96，2006〕

はじめに

Streptococcus pneumoniae は小児において髄膜炎，

肺炎，中耳炎などの疾患の主要な原因菌である．中で も，髄膜炎，菌血症，肺炎，関節炎，腹膜炎は侵襲性 肺炎球菌感染症（invasive pneumococcal infection，

IPI）として一つの疾患単位としてまとめられること が多い．近年は，従来抗菌活性を有していた penicillin 系あるいは cephem 系抗菌薬に感受性が低下した S.

pneumoniae が著しく増加し，臨床の場で大きな問題

になっている．米国では本菌による感染症の発症を抑 制するために，S. pneumoniae に対するワクチンを接 種している．主に小児に対して用いられるのは 4，6B，

9V，18C，19F，22，23F の 7 種の血清型に対するワ クチン（7-valent pneumococcal conjugate vaccine，

PCV7）である．本邦では，現在このワクチンの小児 における臨床試験が進行中であり，早期の導入が期待 されている状況にある．著者は以前に，北海道道北地 区の IPI の発生頻度を人口 10 万人あたり 5 歳未満で

35.5，2 歳未満では 61.4 で，米国より低いがほぼヨー ロッパ諸国と同程度と推測している

^１）

が，PCV7 の導 入前の状況として，IPI の児から分離された菌の血清 型と耐性遺伝子を疫学的に調査しておく必要性を感じ たの，当院で保存していた株を用いて検討したので報 告する．

対象及び方法

1998 年 8 月 か ら 2005 年 7 月 ま で の 7 年 間 に，IPI の小児の血液または髄液培養から検出された S. pneu-

moniae 46 株を対象とした．46 株のうち当院に入院し

た患者から分離された菌が 21 株，北海道内の 9 つの 小児科施設から送っていただいた菌が 25 株であっ た．これらの株は検査まで凍結乾燥保存していた．

ペニシリン結合蛋白（penicillin binding protein，

PBP）遺伝子は PCR キットであるペニシリン耐性肺 炎球菌遺伝子検出試薬（湧永製薬）で解析を行った．

その結果に基づいて生方らの分類

^２）

により penicillin resistant S. pneumoniae（PRSP），penicillin interme- diate-resistant S. pneumoniae（PISP），penicillin sus- ceptible S. pneumoniae（PSSP）に分類した．以下の

原 著

別刷請求先：（〒078―8211）旭川市 1 条通24 丁目

旭川厚生病院小児科 坂田 宏

Fig.1 Relationship between age and clinicaldiagnosis in patients with an invasive pneumo- coccalinfection

Table 1 Relationship between serotypes and invasive pneumococcalinfectious disease Total Serotypes

Clinicaldiagnosis

% Counts 23F

23A 22 19F 14 9 6B 6A 4 3

34.8 16

1 1 2 1 1

8 1 1 Pneumonia

32.6 15

2 1

2 1 1 6 2 Occult bacteremia

17.4 8

2 2

3 1

Meningitis

13.0 6

3 1

1 1 URI

2.2 1

1 Arthritis

46 8

1 3 4 3 3 18 4 1 1 Total

17.4 2.2 6.5 8.7 6.5 6.5 39.1 8.7 2.2 2.2

%

Table 2 Relationship between serotypes and mutation ofpbpgenes

Total Serotypes

Abnormalpbpgene

% Counts 23F

23A 22 19F 14 9 6B 6A 4 3

39.1 18

5 10

3 1a,2x,2b

6.5 3

1 2

1a,2x

15.2 7

3 1 1

2 2x,2b

32.6 15

3 3 1 2 4 1 1

2x

6.5 3

1 1 1

normal

Table 3 Relationship between serotypes and macrolide resistance genes

Total Serotypes

Macroride resistance

genes 3 4 6A 6B 9 14 19F 22 23A 23F Counts %

2.2 1

1 mefA,ermB

26.1 12

1 3

1 3

3 mefA

30.4 14

1 1

3 9 1

ermB

41.3 19

6 3

1 1 6

1 1 none

文中では遺伝子解析により耐性を判定した株は（g）

を略称の後に記した．血清型は Pneumococcal antisera

（Statens Serum Institute，Copenhagen，Denmark）

で判定した．なお 1998 年から 2001 年の株の一部は既 報

^３）

で血清型を報告したが，その際の血清型は肺炎球

て判別しており，6A と 6B などの分類ができていな かったので，今回あらためて再検査を行い成績に加え た．

成 績

46 株を分離した患者の年齢と疾患をFig. 1に示し

Table 4 Main studies of serotype and invasive pneumococcal infectious disease Coverage rate（%）

Serotypes Total no. of strainsPeriodAge rangeDiseaseCountry316A23F19F18C149V6B4 %No.%No.%No.%No.%No.%No.%No.%No.%No.%No. 76.15.1710.11414.52016.7230.718.7125.1725.4355.17138 1999―2002＜18 years MeningitisJapan4） 43.99.164.5316.7117.650.004.534.537.653.0266＞＿ 18 years 70.92.088.23217.66917.3680.3110.5411.5623.2910.523922002―2004childrenPneumoniaJapan5） 71.90.410.006.3148.9209.8225.81317.9403.6822.8513.172241995―1999＜2 yearsIPIFinland6） 70.70.723.094.4137.12111.1336.41918.9564.41318.5554.413297 1995―1999

＜2 years IPIDenmark7）29.93.87023.14212.1382.5462.5463.0544.8875.0913.0559.116618202―59 years 41.66.419630.89393.61104.21272.9891.33910.73258.92713.09010.83283048＞＿ 60 years 82.21.030.434.6347.25310.2757.85733.52465.23810.6787.857735 1995―1998

＜2 years IPIUSA8）57.23.5633.6663.8706.91274.4815.09212.52319.41736.612212.422918442―64 years 56.21.7521.7184.8498.4874.1422.32415.21579.2957.8809.1941031＞＿ 65 years 90.51.232.978.32013.2327.01730.2735.81421.9534.110242 1996―1998

＜2 years IPICanada9）76.00.713.456.8105.5814.42121.2318.21210.3159.6141462―18 years 59.46.8664.2417.3714.5434.14012.011610.51019.28911.8114966＞＿ 18 years 52.90.0015.785.933.925.9313.7715.780.0013.770.00511994―2001＜ 15 yearsBacteremiaSpain10） 82.00.122.744.064.778.71313.32036.0544.7711.3173.351501995―2001＜5 yearsIPIUK11） 97.70.000.002.3214.8135.758.0742.0375.7512.5119.18881993―1996＜2 yearsOccult bac- teremiaUSA12） 84.00.770.213.6234.22713.3856.74334.62214.12614.6936.4416382003＜5 yearsIPIAustralia13） IPI：invasive pneumococcal infection Blank：no description in report

歳 が 14 名（30.4％）で あ り，1 歳 以 下 の 児 は 36 名

（78.3％）であった．最年少は生後 2 カ月，最年長は 9 歳であった．臨床診断名は肺炎が 16 名（34.8％）（中 耳炎の合併 3 名を含む），occult bacteremia が 15 名

（32.6％），髄膜炎が 8 名（17.4％），咽頭・扁桃炎が 6 名（13.0％）（中耳炎の合併 2 名を含む），関節炎が 1 名（2.2％）であった．

Table 1に疾患と血清型を示したが，最も多い血清 型 は 6B で 18 株（39.1％），つ い で 23F が 8 株

（17.4％），6A と 19F が 4 株（8.7％）ず つ，3,9,22 が 3 株（6.5％）ずつであった．血清型と疾患との間に関 連性は得られなかった．

Table 2に pbp 遺伝子変異と血清型を示した．1 個 所に変異がある PISP（g）は 15 株（32.6％），2 個所 に変異がある PISP（g）は 10 株（21.7％），PRSP（g）

は 18 株（39.1％）であり，変異がな い PSSP（g）は 3 株（6.5％）にすぎなかった．PRSP（g）は 6B,23F,6 A の 3 つの血清型で認められ，それぞれの血清型の 55.6％，62.5％，75.0％ を占めていた．Table 3に Maclo- ride 耐性を示したが，mefA と ermB 両者を保有する 株 が 1 株（2.2％），mefA が 11 株（23.9％），ermB が 15 株（32.6％）であった．

考 案

S. pneumoniae の血清型は 90 種類に達するが，IPI を起こす血清型はその半数以下に限られている．Ta- ble 4に 6 型を PCV7 に含まれる 6B と含まれていない 6A に 分 け て 血 清 を ま と め て い る 2001 年 以 降 の 報

告

^{４）〜１３）}

を示した．デンマーク

^７）

，米国

^８）

，カナダ

^９）

から

の報告は年齢別でも検討しているが，小児と成人では 血清型の頻度は大きく異なっていた．本邦でも Ubu- kata ら

^４）

は小児の髄膜炎では 6B，19F，23F，6A，14 が多く，成人では 23F，22，3，10，6B，19F が多かっ たとしている．米国

^８）

，カナダ

^９）

，オーストラリア

^１３）

の 成績では小児は 14 がほぼ 3 分の 1 を占めて最も多い が，本邦

^４）５）

やフィンランド

^６）

では 10 から 20％ 程度と やや少なく 6B が最も多いというように国によって多 少の差が認められた．小児における IPI の原因である S. pneumoniae の血清型における PCV7 に含まれる型 の比率（cover 率）は，例数が少ないスペイン

^１０）

を除 いて，各国とも 2 歳未満では 70％ 以上に達していた．

成人

^{７）〜９）}

では，原因菌の血清型の頻度は小児とは異な

るため，cover 率は 60％ 以下であった．著者の成績 では，9 の 3 株が 9V かどうか判定できなかったので，

3 株すべてが 9V とすると cover 率は 80.4％，すべて が異なっていれば 73.9％ となり，Ubukata らの報告

^４）５）

と同程度であった．

PCV7 導入後の疫学的調査効果として米国では 2 歳

入前の 1998 から 1999 年までの平均が 188.0 であった のに対し，導入後の 2001 年には 5.0 まで有意に低下 した

^１４）

．PCV7 に含まれている 7 つの血清 型 に 限 る と，導入前が 156.1 であったのが導入後には 33.6 まで 低下し，個々の血清型すべてで有意に発生率は減少し ていた．PCV7 には含まれていないが 6A や 9A など 関連した型では導入前に 19.6 であったのが導入後に は 9.8 と同様に低下しており，これらの型にもワクチ ンは有効と考えられた．ワクチンに含まれていない血 清型では反対に導入前 12.4 から導入後 15.7 に増加し ていた．別の報告

^１５）

では導入前の 1994 年から 2000 年 までの生後 24 カ月以下の IPI の発生率が，2001 年で は 58％，2002 年 で は 66％ 減 少，血 清 型 で は PCV7 に含まれる株では 2001 年に 63％，2002 年に 77％ 減 少したが，含まれていない型で 2001 年 28％，2002 年 66％ 増加していて，血清型としては 3，15，33 で増 加が顕著であった．

PCV7 を接種した児における IPI の発生率を Hsu

^１６）

が報告している．67 名の 2 歳未満の IPI の小児の中 で，PCV7 に含まれている血清型によるものは 15 名 おり，5 名がワクチンを 3 回以上接種していた児で，

10 名が不完全接種か接種していない児であった．ワ クチンに含まれていない型によるものは 38 名で，う ち 30 名がワクチンを 3 回以上接種していた．母集団 が不明なので，ワクチンの vaccine failure の比率は 算定できないが，他のワクチン同様，血清型が合致し ていても failure はある程度起こりうることが示され ている．PC7 を 3 回以上接種しても IPI に至った 5 名 のうち 2 名は呼吸疾患や心疾患という基礎疾患があっ た児で，基礎疾患のある児で vaccine failure の可能 性が高いことが推測された．

血清型と耐性遺伝子の関係では，Ubukata ら

^３）

は，

血清型によって耐性遺伝子の保有率には差が認めら れ，10 株以上検出された血清型の中で 19F はすべて PRSP（g），6A は 42.9％，6B は 45.8％，23F は 70.0％

と高かった．著者の成績でも，PRSP（g）は 6B,6A,23 F の 3 種の血清型のみで認められていた．6B と 23F は PCV7 に含まれている型であり，治療に難渋する 事が多い PRSP（g）による IPI が PCV7 接種によっ て減少できれば，その恩恵は大きいと考えられる．ま

た，S. pneumoniae による市中感染の多発例の報告も

認められるが，血清型は 4 や 14 が多く

^１７）

，この点か らも PCV7 の有用性が期待される．

なお，本論文の内容の一部は，第 79 回日本感染症学会

（2005 年，名古屋）にて口演した．

謝辞：S.

pneumoniae

の株を提供していただいた当院を はじめ千歳市立病院，函館赤十字病院，札幌徳洲会病院，

紋別病院，市立稚内病院，赤平市立病院の各病院の小児科 医師および細菌検査技師の皆様に深謝いたします．

文 献

1）坂田 宏：小児にお け る

Streptococcus pneumo- niae

菌血症の臨床疫学的検討．感染症誌 2005；

79：1―6.

2）生方公子，小林玲子，千葉菜穂子，長谷川恵子，

紺野昌俊：本邦において 1998 年から 2000 年の 間に分離された

Streptococcus pneumoniae

の分子 疫学解析 肺炎球菌等による市中感染症研究会 収集株のまとめ．日化療会誌 2003；51：60―70.

3）坂 田 宏：小 児 の 髄 液・血 液 か ら 分 離 さ れ た

Streptcoccus pneumoniae

の penicillin 結合蛋白遺 伝子変異と薬剤感受性．日化療会誌 2002；50：

143―6.

4）Ubukata K, Chiba N, Hasegawa K, Kobayashi R, Iwata S, Sunakawa K：Antibiotic susceptibility in relation to penicillin-binding protein genes and serotype distribution of

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Serotype Distribution and Penicillin-Binding Protein Genes of Streptococcus pneumoniae in Children with Invasive Pneumococcal Infection

Hiroshi SAKATA

^１）

, Kimiko UBUKATA

^２）

& Naoko CHIBA

^２）

1)Department of Pediatrics, Asahikawa Kosei Hospital,²⁾Kitasato Institute for Life Science and Graduate School of Infection Control Science, Kitasato University

Between August 1998 and July 2005, we studied the serotypes and mutation of penicillin-binding pro- tein (PBP) genes of 46 strains of Streptococcus pneumoniae isolated from children with invasive pneumococcal infection in Hokkaido. The clinical diagnosis was pneumonia in 16 cases, occult bacteremia in 15, meningitis in 8, upper respiratory infection in 6, and arthritis in 1. Patients ranged in age from 2 months to 9 years old.

Prevalent serotypes were 6B (39.1%), 23F (17.4%) 6A (8.7%), and 19F (8.7%). The serotype coverage rate by

the 7-valent pneumococcal vaccine was greater than 70% in children. Mutation of 3 genes (Penicillin-

binding S. pneumoniae, PRSP) was detected in 18 isolates, mutation of 10 genes (pbp1a and pbp2x, or pbp2x

and pbp2b) in 2, and of pbp2x alone in 15. PRSP was found in serotypes 6A, 6B, and 23F, and the rate of

PRSP in 6A, 6B, and 23F was 75.0%, 62.5%, and 55.6%, respectively.