抗微生物薬の使用とメチシリン耐性黄色ブドウ球菌の変遷に関する研究

は ら だ だ い 氏 名 （ 本 籍 ） 原 田 大 （ 神 奈 川 県 ） 学 位 の 種 類 博 士 （ 薬 学 ） 学 位 記 番 号 博 第 295 号 学 位 授 与 の 日 付 平 成 31 年 3 月 18 日 学 位 授 与 の 要 件 学 位 規 則 第 4 条第 1 項 該当 学 位 論 文 題 目 抗 微 生 物 薬 の 使 用 と メ チ シ リ ン 耐 性 黄 色 ブ ド ウ 球 菌 の 変 遷 に 関 す る 研 究 論 文 審 査 委 員 （ 主 査 ） 教 授 野 口 雅 久 教 授 畝 﨑 榮 教 授 市 田 公 美

論文 内 容の 要旨

黄 色 ブ ド ウ 球 菌 は 、 健 康 な ヒ ト の 常 在 菌 と し て 手 指 、 鼻 前 庭 、 咽 頭 部 な ど に 分 布 し て い る 。 そ の 一 方 で 様 々 な 毒 素 を 産 生 し 、 種 々 の 感 染 症 の 起 因 菌 と し て も 知 ら れ て い る 。 ま た 、 薬 剤 耐 性 を 獲 得 し や す い た め 、 院 内 感 染 の 主 要 な 原 因 菌 の 一 つ と な っ て い る 。1940 年 代 に penicillin が 実 用 化 さ れ た こ と に よ り 、黄 色 ブ ド ウ 球 菌 に よ る 感 染 症 は 大 き く 減 少 し た 。 し か し 、 そ の 数 年 後 に は penicillin 耐 性 黄 色 ブ ド ウ 球 菌 が 出 現 し 、 大 き な 問 題 と な っ た 。 そ の 対 策 と し て 、 penicillin 耐 性 黄 色 ブ ド ウ 球 菌 に 有 効 な methicillin が 開 発 さ れ た が 、こ れ に も 耐 性 化 し た の が メ チ シ リ ン

耐 性 黄 色 ブ ド ウ 球 菌 (MRSA) で あ る 。MRSA のβ-lactam 系 薬耐 性 機構 は、β-lactam

系 薬 の 標 的 部 位 で あ る ペ ニ シ リ ン 結 合 タ ン パ ク 質 (PBP) の 代 替 と な る 、 薬 剤 低 親 和 性 の 新 規 PBP2’の 産 生 で あ る 。そ の た め 、MRSA は penicillin 系 薬 、cephem 系 薬 、

carbapenem 系 薬 な ど の ほ と ん ど のβ-lactam 系薬 に 耐性 を示 す 。

MRSA は 当 初 、 抗 菌 薬 が 汎 用 さ れ る 医 療 施 設 を 中 心 に 流 行 し て い た が 、 近 年 、 市 中 で も 流 行 が 確 認 さ れ て い る 。 さ ら に 、 入 院 患 者 か ら 分 離 さ れ る MRSA と 市 中 の 外 来 患 者 や 健 常 者 か ら 分 離 さ れ る MRSA の 抗 菌 薬 感 受 性 や 分 子 疫 学 的 特 徴 は 大 き く 異 な る こ と が わ か っ て き た 。 そ の た め 、 前 者 は 院 内 獲 得 型 MRSA (hospital-acquired MRSA: HA-MRSA)、後 者 は 市 中 獲 得 型 MRSA (community-acquired MRSA: CA-MRSA) と 呼 ば れ て い る 。こ の よ う に 、MRSA は 抗 菌 薬 の 使 用 に よ っ て 誕 生 し 、 そ の 使 用 状 況 に 応 じ て 進 化 (変 化 ) し て い る 。

こ と が 期 待 さ れ て い る 。 そ の た め に は 、 病 院 内 の 抗 微 生 物 薬 の 使 用 状 況 や 薬 剤 耐 性 菌 の 流 行 状 況 を 把 握 し 、 最 適 な 薬 剤 を 提 案 で き る 資 質 が 求 め ら れ て い る 。 本 研 究 で は 、薬 剤 師 に よ る AST 活 動 の 一 環 と し て 、抗 微 生 物 薬 の 使 用 率 と MRSA の 変 遷 に つ い て 、 臨 床 デ ー タ と 基 礎 デ ー タ の 両 面 か ら 解 析 し た 。 【 第 1 章 】 MRSA の 分 子 疫 学 的 特 徴 と 抗 菌 薬 使 用 率 の 変 化 現 在 、CA-MRSA の 市 中 か ら 病 院 内 へ の 伝 播 が 大 き な 問 題 と な っ て い る 。 CA-MRSA は 、 HA-MRSA よ り も β-lactam 系 以 外 の 抗 菌 薬 に 高 い 感 受 性 を 示 す こ と が 多 い 。 し か し 、 基 礎 疾 患 の な い 健 常 者 に も 重 症 感 染 症 を 引 き 起 こ す こ と か ら 、HA-MRSA よ り も 病 原 性 が 高 い と さ れ て い る 。 病 原 性 の 高 い CA-MRSA が 易 感 染 性 患 者 の 多 い 病 院 内 で 増 加 し た 場 合 、 深 刻 な ア ウ ト ブ レ イ ク の 発 生 が 懸 念 さ れ る 。 そ こ で 、 本 章 で は 、 入 院 患 者 か ら 分 離 さ れ る MRSA の 変 遷 と 病 院 内 の 抗 菌 薬 使 用 率 の 関 連 性 に つ い て 研 究 し た 。2010 年 7 月 か ら 2016 年 5 月 に 東 京 慈 恵 会 医 科 大 学 附 属 病 院 の 入 院 患 者 か ら 分 離 さ れ た MRSA 600 株 に つ い て SCCmec typing を 行 っ た と こ ろ 、2010 年 で は HA-MRSA に 多 い SCCmec type II が 全 体 の 61.8% (47 株 ) を 占 め て い た が 、 2014 年 か ら 減 少 し 、 2016 年 で は 32.0% (8 株 ) と 有 意 に 減 少 し た (Fig. 1)。一 方 、CA-MRSA に 多 い SCCmec type IV は 2014 年 か ら 増 加 し 、 2015 年 以 降 は 主 流 と な っ て い た 。

T a b le 1 . A nt i m i c r o b ia l s us c e p t ib i l i t y o f M R S A is o la t e s o b t a i ne d b e t w e e n 2 0 1 0 a nd 2 0 1 6 .

MIC50/MIC90 R (%) MIC50/MIC90 R (%) MIC50/MIC90 R (%)

Ampicilin 32/32 100 32/64 100 32/64 100 Oxacillin >256/>256 99.6 >256/>256 98.6 64/>256 97.8 Cefotaxime >256/>256 86.5 >256/>256 74.9 64/>256 55.0* Levofloxacin 8/>256 87.4 8/>256 79.6 16/>256 78.6 Clarithromycin >256/>256 87.4 >256/>256 82.0 >256/>256 82.4 Clindamycin >256/>256 75.4 >256/>256 69.2 0.13/>256 46.2* Gentamicin 32/128 60.9 16/128 53.6 32/64 54.4 Minocycline 4/16 34.8 2/16 33.7 0.13/16 36.8 Sulfamethoxazole-Trimethoprim 0.5 - 0.13/1 - 0.25 0 0.5 - 0.13/1 - 0.25 0 1 - 0.25/1 - 0.25 0 Vancomycin 1/1 0 0.5/1 0 1/1 0 Teicoplanin 1/2 0 0.5/1 0 1/2 0 Linezolid 0.5/1 0 1/1 0 1/1 0 Arbekacin 0.5/1 0 0.25/1 0 0.5/1 0 2010-2011 (n = 207) 2012-2013 (n = 211) 2014-2016 (n = 182)

MIC50 / MIC90, minimum inhibitory concentrations (µg/mL) for inhibiting the growth of 50% / 90% of the strains;

R, rate of resistant strains. *P < 0.05 vs. percentage of strains in 2010-2011, as determined by the χ2

test. Antimicrobial agent F i g. 1 . A n n u a l t r a ns it io n o f S C C m e c t yp e s a mo n g M R S A is o la t e s o b t a i ne d b e t w e e n 2 0 1 0 a n d 2 0 1 6 . D a t a a r e p r e s e nt e d a s t he p e r c e nt a ge s o f t o t a l is o la t e s . *, vs . 2 0 1 0 , a s *d e t e r m i n e d b y t he χ2 _{t e s t ( P < 0 . 0 5 ) .}

Type I Type II Type III

増 加 し た SCCmec type IV お よ び 減 少 し た SCCmec type II 株 の 詳 細 な 分 子 疫 学 的 特 徴 を 解 析 す る た め 、 MLST 解 析 に よ り 遺 伝 子 型 を 決 定 し た 。 そ の 結 果 、 SCCmec type II 株 は 、 2010 年 と 2016 年 共 に 、 全 て の 菌 株 が HA-MRSA の 遺 伝 子 型 で あ る clonal complex (CC) 5 で あ っ た 。 一 方 、 SCCmec type IV 株 で 最 も 高 頻 度 に 認 め ら れ た の は 、 CA-MRSA の 遺 伝 子 型 で あ る CC8 で あ り 、 2010 年 で は 55.6% (10/18 株 )、 2016 年 で は 45.5% (10/22 株 ) で あ っ た 。 ま た 、 CA-MRSA の 遺 伝 子 型 で あ る CC1 は 、2010 年 で は 5.6% (1/18 株 ) で あ っ た の に 対 し 、2016 年 で は 22.7% (5/22 株 ) と 4 倍 に 増 加 し て い た 。 各 種 抗 菌 薬 の 感 受 性 を 解 析 し た 結 果 、 cephalosporin 系 の cefotaxime お よ び lincomycin 系 の clindamycin の 耐 性 率 が 年 々 低 下 し 、 2014 年 か ら 2016 年 分 離 株 で は 2010 年 か ら 2011 年 分 離 株 よ り も 有 意 に 低 か っ た (P < 0.05) (Table 1)。 さ ら に 、 HA-MRSA の 遺 伝 子 型 で あ る CC5-SCCmec type II (CC5-II) 株 、CA-MRSA の 遺 伝 子 型 で あ る CC8-IV 株 お よ び CC1-IV 株 の 薬 剤 感 受 性 を 比 較 し た 。そ の 結 果 、CC8-IV 株 お よ び CC1-IV 株 の cefotaxime お よ び clindamycin の 耐 性 率 は 、 CC5-II 株 よ り も 有 意 に 低 か っ た (P < 0.05)。 し た が っ て 、 上 述 し た HA-MRSA の 減 少 と CA-MRSA の 増 加 に よ っ て 、 入 院 患 者 か ら 分 離 さ れ る MRSA の 抗 菌 薬 感 受 性 が 変 化 し て い る こ と が 明 ら か と な っ た 。次 に 、病 院 内 の 抗 菌 薬 使 用 密 度 (Antimicrobial use density:

AUD) を 解 析 し た 結 果 、β-lactam 系抗 菌 薬 の使 用 率が 大き く 変 化し て いた (Fig. 2)。

こ の う ち 、 penicillin 系 薬 の 使 用 率 が 増 加 し 、 cephalosporin 系 薬 の 使 用 率 が 減 少 し て い た 。 近 年 、 広 域 ス ペ ク ト ル か ら 狭 域 ス ペ ク ト ル の 抗 菌 薬 に シ フ ト す る de-escalation 療 法 が 推 奨 さ れ て い る 。 さ ら に 、 抗 MRSA 薬 や 広 域 ス ペ ク ト ル 抗 菌 薬 使 用 時 の 届 出 制 導 入 等 も 加 わ り 、 抗 菌 薬 の 適 正 使 用 に 向 け た AST 活 動 が 積 極 的 に 行 わ れ て い る 。 こ れ に よ っ て 、 病 院 内 の cephalosporin 系 薬 の 使 用 率 が 大 き く 減 少 し た と 考 え ら れ る 。 ま た 、 こ の よ う な 抗 菌 薬 の 使 用 率 の 変 化 が 、 MRSA の 流 行 型 の 変 化 に も 影 響 し て い る 可 能 性 が 示 さ れ た 。 F i g. 2 . P e r c e nt a ge o f a n t i mi c r o b ia l us e d e ns it y ( AU D ) i n t he J ik e i u n i ve r s i t y ho s p it a l f r o m 2 0 1 0 t o 2 0 1 6 . 2010 (207.5) 2011 (226.9) 2012 (240.9) 2013 (251.2) 2014 (239.3) 2015 (244.0) 2016 (255.5) Y ear ( A U D t o tal )

% of antimicrobial use density

0 20 40 60 80 100

Penicillin Piperacillin 1st_{cephalosporin 2}nd_{cephalosporin 3}rd_{cephalosporin}

4th_{cephalosporin Carbapenem Monobactam Anti-MRSA drug Fluoroquinolone}

【 第 2 章 】 消 毒 薬 低 感 受 性 MRSA の 分 離 頻 度 と 手 指 消 毒 薬 使 用 量 の 変 化 MRSA の 接 触 感 染 を 予 防 す る た め に 、 種 々 の 手 指 消 毒 薬 が 使 用 さ れ て い る 。 し か し 、 多 剤 排 出 ポ ン プ QacA/B を コ ー ド す る プ ラ ス ミ ド 性 の 遺 伝 子 qacA/B を 獲 得 し 、 消 毒 薬 に 低 感 受 性 を 示 す MRSA が 分 離 さ れ て い る 。 QacA/B は ア ミ ノ 酸 配 列 の 相 違 か ら 、 QacA、 QacBI～ QacBIV の 5 つ の サ ブ タ イ プ に 分 類 さ れ る が 、 そ の 流 行 状 況 は 不 明 で あ る 。 本 章 で は 、 病 院 内 に お け る 消 毒 薬 低 感 受 性 MRSA の 流 行 状 況 と 、 手 指 消 毒 薬 使 用 量 と の 関 連 性 に つ い て 研 究 し た 。 消 毒 薬 耐 性 遺 伝 子 qacA/B の 保 有 率 は 、600 株 中 199 株 (19.8%) で あ っ た 。qacA/B を 詳 細 に 分 類 し た と こ ろ 、 qacA が 56.8% (113/199 株 )、 qacBIII が 28.6% (57/199 株 )、qacBII が 14.6% (29/199 株 ) で あ り 、qacA が 主 流 で あ っ た 。ま た 、qacA/B の 検 出 率 は 年 々 減 少 し 、2010 年 で は 50.0% (38/76 株 ) で あ っ た が 、2016 年 で は 4.0% (1/25 株 ) と 大 き く 減 少 し た (Fig. 3)。特 に 、qacA 陽 性 株 の 減 少 が 著 し く 、2010 年 の 34.2% (26/76 株 ) か ら 、2012 年 以 降 は 有 意 に 減 少 し て い た 。一 方 、qacB 陽 性 株 の 有 意 な 減 少 は 認 め ら れ な か っ た 。 各 種 消 毒 薬 の 感 受 性 を 測 定 し た 結 果 、 2010 年 分 離 株 と 比 較 し て 、 2016 年 分 離 株 の 90%の 菌 株 に 対 し 発 育 を 阻 止 し た 最 小 発 育 阻

止 濃 度 (MIC9 0) 値 は 、 benzalkonium が 1/2、 chlorhexidine が 1/4 に 低 下 し て い た 。

さ ら に 、 qacA/B 陽 性 MRSA の SCCmec type を 解 析 し た と こ ろ 、 qacA 陽 性 株 の 81.4% 、 qacBIII 陽 性 株 の 80.7%が HA-MRSA に 多 い SCCmec type II、 qacBII 陽 性 株 の 93.1%が CA-MRSA に 多 い SCCmec type IV で あ っ た 。 一 方 で 、 病 院 内 の 手 指 消 毒 薬 (0.2% benzalkonium

hand rub, 80% ethanol, 0.2%

chlorhexidine hand rub) の 総 使 用 量 は 年 々 増 加 し て お り 、 2010 年 で は

F i g. 3 . A n n u a l t r a ns it io n o f i nc i d e nc e o f t he r e s p e c t i ve

q a c A / B - p o s it i v e M R S A s t r a i ns is o l a t e d b e t w e e n 2 0 1 0 a nd 2 0 1 6 . D a t a

a r e p r e s e nt e d a s t he p e r c e nt a ge s o f t o t a l s t r a i ns .

*, vs . 2 0 1 0 , a s d e t e r mi n e d b y t he χ2 _{o r F is he r ’ s e xa c t t e s t ( P < 0. 0 5 ) .}

qacA qacBII qacBIII

60 40 20 0 % o f st ra in s 2010 (76) Year (n) 2011 (131) 2012 (102) 2013 (109) 2014 (75) 2.6 3.1 5.9 11.0 2.7 34.2 27.5 17.6* _15.6* 10.7* 13.2 10.7 12.7 10.1 2.7 2015 (82) 7.3 8.5* 4.0* 4.9 2016 (25) F i g. 4 . C o r r e la t i o n b e t w e e n a n n ua l us a ge o f a lc o ho l- b a s e d ha n d r ub s a nd i nc id e nc e o f M R S A- p o s i t i ve p a t ie nt s . 0.2% benzalkonium chloride with ethanol (benzalkonium hand rub)

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 0 10 20 30 40 50 Year 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 80% ethanol 0.2% chlorhexidine digluconate with ethanol (chlorhexidine hand rub)

13.7 L/1,000 patient-days で あ っ た の に 対 し 、 2016 年 で は 3 倍 以 上 の 45.0 L/1,000 patient-days で あ っ た (Fig. 4)。 こ れ に 伴 い 、 MRSA 感 染 症 の 新 規 発 生 指 数 は 2010 年 の 0.50 か ら 年 々 減 少 し 、2016 年 の 0.18 と 約 1/3 に ま で 減 少 し て お り 、手 指 消 毒 薬 の 年 間 消 費 量 の 増 加 が 、 MRSA 発 生 指 数 を 有 意 に 低 下 さ せ た こ と が 強 く 示 唆 さ れ た (r = - 0.975, P < 0.001)。 本 章 の 結 果 か ら 、 消 毒 薬 に 低 感 受 性 を 示 す qacA/B 陽 性 MRSA の 著 し い 減 少 、 手 指 消 毒 薬 の 使 用 量 増 加 、 MRSA 発 生 指 数 の 減 少 が 明 ら か と な っ た 。 東 京 慈 恵 会 医 科 大 学 附 属 病 院 で は AST 活 動 の 一 環 と し て 、 す べ て の 教 職 員 に 対 し て 、 感 染 対 策 に 関 す る 研 修 会 へ 年 2 回 以 上 参 加 の 義 務 化 や 病 棟 毎 に 手 指 消 毒 薬 使 用 量 を 算 出 ・ 提 示 し て い る 。 こ の よ う な 活 動 が 、 病 院 内 の 手 指 消 毒 薬 使 用 量 の 増 加 に 大 き く 貢 献 し 、そ の 結 果 と し て 、qacA 陽 性 株 の 減 少 と MRSA 発 生 指 数 の 減 少 に 繋 が っ た と 考 え ら れ る 。 【 総 括 】

論文審査の結果の要旨

黄色ブドウ球菌はヒトの常在菌であるが、様々な毒素を産生し、種々の感染症の起因菌

としても知られている。薬剤耐性を獲得しやすく、ほとんどの β-ラクタム系薬に耐性を示す

メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA）は、院内感染の主要な原因菌である。近年、MRSA は入院患者から分離される院内獲得型 MRSA (hospital-acquired MRSA: HA-MRSA)と市中の外 来患者や健常者から分離される市中獲得型 MRSA (community-acquired MRSA: CA-MRSA)に

分類されている。HA-MRSA は多剤高度耐性であるが、CA-MRSA は HA-MRSA よりもβ-lactam

系以外の抗菌薬に感受性を示すことが多く、健常者にも重症感染症を引き起こすことから、 HA-MRSA よりも病原性が高いとされている。これらの MRSA は抗菌薬の使用によって出現 し、その使用状況に応じて進化 (変化) している。病院内において、薬剤耐性菌の出現や蔓延 を防止するために、薬剤師が抗菌薬の適正使用支援チーム (antimicrobial stewardship team: AST) の中心的役割を担うことが期待されている。そのためには、病院内の抗微生物薬の使用 状況や薬剤耐性菌の流行状況を把握し、最適な薬剤を提案できる資質が求められている。本 研究では、薬剤師による AST 活動の一環として、抗微生物薬の使用率と MRSA の変遷につい て、臨床データと基礎データの両面から解析した。 第 1 章では、申請者が勤務する東京慈恵会医科大学附属病院における 2010 年 7 月から 2016 年 5 月の間に入院患者から分離された MRSA 600 株について分子疫学的特徴と抗菌薬使用率 の変化について研究した。Methicillin 耐性遺伝子をコードする SCCmec のタイピングにより、