化学療法2005.ppt

化学療法

_(細菌）

T. Nakazawa

1. はじめに

    講義のねらい

    感染症の変遷

2. 化学療法剤の定義と選択毒性

3. 化学療法の実際

    薬剤感受性試験

4. 主な化学療法剤の作用と耐性菌

   

_{1) 細胞壁合成阻害剤：β-ラクタム剤、バンコマイシン}

   

_{2) 蛋白合成阻害剤：アミノグルコシド系、テトラサイクリン}

        クロラムフェニコール、マクロライド系

   

_{3) 核酸合成阻害剤:リファンピシン、キノロン剤}

5.  まとめと今後の問題

1 ． は じ め に

講義のねらい

１．化学療法剤の選択毒性を説明できる。

２．薬剤感受性試験の目的と方法を説明できる。

３．主な化学療法剤の作用機構と特徴を述べることができる。

４．薬剤耐性機構と耐性遺伝子獲得機構について説明できる。

５．以下の語句を説明できる。

  

_{MIC と MBC, MRSA と MSSA, VRE}

T. Nakazawa （解説の図は標準微生物学（医学書院）を、写真は日本細菌 学会教育用スライドを使用した。）

日本における感染症の変遷

１．強毒病原菌による致命率の高い感染症の減少

２．日和見感染症の増加

易感染者

_{compromised hostの増加}

 

腸球菌、セパシア菌など弱毒菌による感染症

３．抗生物質耐性菌の増加

自然耐性（緑膿菌、腸球菌、セパシア菌）

 

耐性獲得（

_{MRSA、耐性結核菌）}

４．グローバル化による感染症の輸入（再興感染症）

５．新興感染症

T. Nakazawa

結核

胃炎腸炎

肺炎気管支炎

男 女 PC: ペニシリン CP: クロラムフェニコール TC: テトラサイクリン SM: ストレプトマイシン EM: エリスロマイシン KM: カナマイシン ABPC: アンピシリン CER: セファロリジン NFLX: ノルフロキサシン

図

_{2. 日本人の平均余命と抗生物質の使用}

1950年 男60歳、女63歳 2003年 男78歳、女85歳

2．化学療法剤の定義と選択毒性

化学療法剤＝原因細胞に直接作用し増殖を阻害する薬剤

（抗生物質＝微生物が産生し他の微生物の発育を阻害する薬剤）

選択毒性＝人体に害を与えないで標的細胞の発育を阻害すること

        宿主に標的分子が存在しない薬剤は選択毒性が高い

1929年 青カビPenicillium notatum

の周囲にぶどう球菌が発育しない

ことから発育阻止物質を発見

ペニシリンの発見

図

_{3 ペニシリンＧの構造}

フレミング

3.化学療法の実際

１）原因菌の同定： 検査材料の採取、培養検査または

_PCR

2) 薬剤感受性試験

  寒天平板法、ブロス法による感受性試験

  

_{MIC(minimal inhibitory concentration) 最小発育阻止濃度}

 MBC(minimal bactericidal concentration) 最小殺菌濃度

3) 静菌作用と殺菌作用

4) 化学療法剤の併用療法： 相乗作用または併用禁忌

5) 副作用： 薬物アレルギー（ペニシリン系）

        

_{蓄積毒性（老人、肝・腎機能障害）}

6) 菌交代症： 抗生物質投与により常在の非感受性菌が

     選択的に増殖して感染症を起こす。

   例：カンジダ症、緑膿菌や腸球菌感染症、偽膜性大腸炎

図

_{4．薬剤感受性試験（寒天平板法）}

被検菌液を寒天平板上に均一に塗布したのち、ディスク （薬剤をしみ込ませた円形濾紙）を置く。

培養後ディスク周囲の発育阻止帯の直径を測定し標準値と比較する。

図

_{5．薬剤感受性テスト（ブロス法によるMICの測定）}

2倍系列希釈の薬剤を含む液体培地（ブロス）に一定量の被検 菌液を接種・培養し、最小発育阻止濃度（MIC：㎍/ml）を求め る。 写真では、MICは 2 ㎍/mlである。 細菌学会教育用スライド

図

_{6. 抗菌剤の相互作用（寒天平板法）}

細菌学会教育用スライド

・細菌の葉酸合成を２段階で阻害

・

_{STXとして使用されている}

拮抗作用

相乗作用

4．主な化学療法剤の作用と耐性菌の出現

1) 細胞壁合成阻害剤 A. β-ラクタム剤： PC, CER     B. バンコマイシン： VCM 2) 蛋白合成阻害剤 A. アミノ配糖体： SM,KM,GM   B. テトラサイクリン： TC C. クロラムフェニコール： CP D. マクロライド： EM,CAM 3) 核酸合成阻害剤 A. RNA合成阻害剤： RFP B. DNA合成阻害剤： NA,NFLX 4) 代謝拮抗剤 A. 葉酸合成阻害剤：サルファ剤SAとトリメトプリムTM B. パラアミノサリチル酸PASとイソナイアジドINH 5) 細菌細胞膜障害剤       ポリミキシンB、コリスチン T. Nakazawa

β-ラクタム剤は最も汎用されている。アレルギーがある。

図

_{7. βｰラクタム剤による黄色ブドウ球菌の形態変化}

（対数増殖期にMIC濃度のセファレキシンを添加し２時間後の標本） 細菌学会教育用スライド    薬剤なし       セファレキシン添加        細胞壁の消失と菌体膨化、        プロトプラスト化を認める。

図

_{8. βｰラクタム剤による大腸菌の形態変化}

（対数増殖期にMIC濃度のセファレキシンCEXを添加し４時間後の標本） 薬剤なし       セファレキシン添加

      隔壁形成阻害による繊維状多核菌体を認める。

架橋形成 （トランス ペプチダ ーゼ） 多糖鎖伸長 （トランスグリコシダーゼ）

図

_{9. 細胞壁ペプチドグリカンの構造と生合成}

図

_{1 0 . ペ プ チ ド グ リ カ ン 合 成 に お け る P C の 作 用}

PC D-ala  ｌ D-ala ペニシリン（βラクタム剤）の構造 は_{D-Ala-D-Alaに類似するので} トランスペプチダーゼの作用を 拮抗阻害する。 PCは分裂期の細胞壁合成を阻害し殺菌するが、非分裂期の細菌には 作用しない。また細胞壁のない細菌（マイコプラズマ）には無効である。 ペ プ チ ド グ リ カ ン の 基 本 構 造

耐性機構

耐性機構

１．抗菌剤を分解

１．抗菌剤を分解

２．抗菌剤標的分子の変化

２．抗菌剤標的分子の変化

３．抗菌剤排出機構

３．抗菌剤排出機構

耐性遺伝子の獲得機構

耐性遺伝子の獲得機構

１．突然変異

１．突然変異

２．遺伝子水平伝達

２．遺伝子水平伝達

  

  

a.

_a.

 プラスミド、トランスポゾンの伝達

 プラスミド、トランスポゾンの伝達

  

  

_b.

_b.

 形質転換（はだかの

 形質転換（はだかの

_DNA)

_DNA)

  

  

_c.

_c.

 形質導入（ファージ）

 形質導入（ファージ）

耐性菌の出現

図

_{11. βｰラクタマーゼ}

  （ペニシリナーゼとセファロスポリナーゼ）

β-ラクタム環を加水分解する酵素。 ペニシリン系とセフェム系の両方に働く酵素とセフェム系に特異的な 酵素がある。プラスミドやトランスポゾンにコードされることが多い。

耐性菌：抗菌剤

耐性菌：抗菌剤

分解酵素遺伝子を獲得

分解酵素遺伝子を獲得

図

_{12. MRSAの耐性機構}

MSSA

MRSA

標的分子の変化：新しい

Glycopeptide（7つのアミノ酸と2つの糖からなる巨大分子）

グラム陰性菌の外膜を通過できないのでグラム陽性菌にのみ有効

図

_{1 4 . バ ン コ マ イ シ ン の 作 用 機 構}

ムレインモノマー

多糖鎖の伸長阻害

図

_{1 5.バンコマイシン耐性菌VREとVRSAの出現}

ムレイン末端がD-lactateに変化し、VCMが結合できないVREが出現した。 さらにVREからMRSAに遺伝子が転移し、VRSAが出現した。

D-lact

D-lact

標的分子の変化：

_{D-lactate転移酵素の遺伝子群を獲得}

図

_{16.タンパク質合成阻害剤}

aa-tRNA結合阻害 ペプチド転移阻害 翻訳開始阻害 30Sリボソーム 50S リボソーム

図

_{17. 主なアミノ配糖体系抗菌剤}

抗緑膿菌剤

抗結核剤

図

_{18. ゲンタマイシンGMによる緑膿菌の形態変化}

（対数増殖期に_{MIC濃度のGMを添加し１時間後の標本）}

B

薬剤なし      ゲンタマイシン添加        細胞質の減少と膜障害作用による        細胞膜の破壊を認める。 細菌学会教育用スライド

図

_{19．カナマイシンKMの耐性機構}

APH（リン酸化）， AAD（アデニリル化）， AAC（アセチル化）

修飾酵素遺伝子の獲得

図

_{20.クロラムフェニコール CP}

一次選択  腸チフス  パラチフス 広域スペクトル、組織や細胞内移行性がよい。 再生不良性貧血をおこす。

耐性機構： アセチル化酵素遺伝子

耐性機構： アセチル化酵素遺伝子

_cat

_cat

の獲得

の獲得

一次選択  マイコプラズマ  クラミジア  リケッチア  ライム病

図

_{21. テトラサイクリン TC}

広域スペクトル、組織や細胞内移行性がよい。 小児、妊婦には投与しない。

内膜

図

_{22.テトラサイクリン耐性機構}

外

内

排出ポンプ

細胞質に取り込まれたTCは，TC-Mg＋＋_{として排出される。}

図

_{2 2 . マ ク ロ ラ イ ド 薬}

広域抗菌スペクトルをもつ、組織移行性がよい、安全であること から、呼吸器・耳鼻科・小児科領域でも広く使用されている。

耐性菌： 

図

_{2 3 ． リ フ ァ ン ピ シ ン （ R E F ）}

RNAポリメラーゼβサブユニットに結合し転写開始を阻害 最も強力な抗結核剤

耐性機構： 

図

_{24. キノロン剤 NAとNFLX}

DNA gyraseに結合し、DNA合成を阻害する。 ニューキノロンはフッ素の導入によりG(-)菌のみでなく、G(+)菌にも有効。 呼吸器、腸管、尿路感染症に広く用いられる。 副作用としてアナフィラキシーショック、皮膚粘膜眼症候群がある。 乳幼児には使用しない。 成人に最も多く用いられている抗菌剤の一つ。

図

_{25. ナリジクス酸による大腸菌の形態変化}

薬剤なし       ナリジクス酸添加       核様態の消失、細胞破壊、       スフェロプラスト化を認める。 細菌学会教育用スライド （対数増殖期にナリジクス酸を添加した標本）

図

_{26. キノロン剤の作用機構}

キノロン剤はDNA gyraseの Aサブユニットに結合

A

A

DNA gyraseの働き

耐性菌： 

Zgurskaya and Nikaido

TolC

AcrB

構造が異なる多数の薬剤を排出するポンプ その遺伝子獲得により多剤耐性となる

AcrA

AcrA

外膜

内膜

ペリプラスム

図

_{27.薬剤排出ポンプ}

１．抗生物質の普及で

  耐性菌が選択され

た。

２．

_{Rプラスミドの伝達や}

  トランスポゾンの転移

  が耐性菌出現の主な

  原因である。

３．

_{Rプラスミドはベクター}

  として、耐性遺伝子

  

_cat,

 

_kan,

 

_ampは

  選択マーカーとして

  遺伝子組換えに

  利用されている

耐性赤痢菌の出現と

・感染症は臨床で最も多く出会う疾患である。

・開発途上国では、今も感染症が死因の

_{topである。}

・細菌感染症は的確な診断と治療で完治する。

・常に耐性菌の出現に注意する必要がある。

・耐性菌に対して新しい抗菌薬の開発が必要である。

・ゲノム解析から新規抗菌薬の開発が待たれる。

５ ． ま と め と 今 後 の 問 題

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