特集 感染症 ―薬剤耐性菌―

薬剤耐性菌の基礎知識「ESBLおよびカルバペネマーゼ産生菌」
ESBL - and carbapenemase-producing bacteria

広島大学

院内感染症プロジェクト研究センター

鹿山 鎭男、桑原 隆一、繁本 憲文、木場 由美子、久恒 順三、大毛 宏喜、菅井 基行
Shizuo Kayama, Ryuichi Kuwahara, Norifumi Shigemoto, Yumiko Koba, Junzo Hisatsune, Hiroki Ohge, Motoyuki Sugai
Project Research Center for Nosocomial Infectious Diseases, Hiroshima University

キ ーワード01

カルバペネマーゼ産生腸内細菌科細菌（CPE）、カルバペネム耐性腸内細菌科細菌（CRE）、ESBL、ステルス型

はじめに

世界的には1980年代からヨーロッパ、続いて米国で基02

腸内細菌科におけるβ-ラクタム薬耐性の機序（概論）

グラム陰性菌には外膜と内膜が存在し、これらに挟まれた部

質特異性拡張型β-ラクタマーゼ（Extended Spectrum β

分はペリプラズムと呼ばれる空間を形成する。グラム陰性菌に-Lactamase: ESBL）
産生菌が出現し、増加してきているが、わとって、外膜は自身に抗菌薬が流れ込む際の最初の防御壁となが国では海外に比べ、近年までESBL産生菌の流行は顕著でる1。

はなかった。
しかし2000年を過ぎた頃から徐々に増加が見られ、ここ数年はかなり急激な勢いで分離数が増加している。そ

外膜には、様々なタンパクから形成されるポーリンと呼ばれの影に隠れて国内でも密やかにカルバペネムに耐性を示す腸るチャンネルが存在し、これによって薬剤が菌体内へ流入する。

内細菌科細菌が分離され始めている。カルバペネマーゼ産生

すなわち、β-ラクタム薬が環境中に存在する場合、β-ラクタム

腸内細菌科細菌（CPE）は世界的に大問題となっており、CLSI

薬は菌体表面のポーリンによって形成された親水性チャンネル

M100-S22やEUCASTの基準で感性を示す株が検査の網をくによって外膜を通過し、菌体内部に取り込まれる。このようにしぐり抜けてしまう点が指摘されている。我が国で分離され始めて菌体内に取り込まれたβ-ラクタム薬はペリプラズム内部におているステルス型CPEも同様な性質を持つ。

いてpenicillin-binding proteins (PBPs)と結合し、ペプチド

本稿ではグラム陰性菌のβ-ラクタム薬耐性について概説し、グリカン合成を阻害することで菌体に殺菌的に作用する。この我が国で見られるESBLおよびカルバペネマーゼ産生菌についようなβ-ラクタム薬の作用の一連の流れに基づき、β-ラクタムて述べる。

薬に対する耐性機序は以下のように分類できる（図１）。
１）β-ラクタム薬を加水分解することができる酵素がペリプラ
ズム中に分泌される。
２）外膜に存在するポーリン孔の変化または消失により外膜の浸透性が低下し、
β-ラクタム薬の菌体内部への流入量が減少する。
３）排出ポンプにより、β-ラクタム薬が排出される。
上記のうち、
１）に関しては今回のメイントピックスであるため、後の章で詳しく述べることとする。
２）と３）に関しては、薬剤が細菌細胞のいわゆる“隔壁”
を往来する際の流入量の低下あるいは排出量の増加によって菌体内部の薬剤濃度を減少させることにより、PBPsへの効果を減弱させることになる。
グラム陰性菌の外膜は疎水性バリアーを形成し、外界からの刺激、例えば重金属や消毒薬などから自分の身を守っている。

図1.グラム陰性菌のβ—ラクタム薬耐性メカニズム

この外膜には親水性のチャンネルを形成するポーリンと呼ばれるタンパクがあり、必要な栄養素をここから取り込むが、同時に抗菌薬も取り込まれる。ポーリンは基質に対する特異性や、
3

THE CHEMICAL TIMES

特集

単量体か三量体かといった構造的な基準などに基づき、いくつかの種類に分類されている 。ちなみに、大腸菌では3つの主要
1

感染症 ―薬剤耐性菌―

な三量体ポーリンOmpF、OmpC、PhoEが知られており、これらについてポーリンの先駆的研究がなされ、そこで得られた情報は現在のポーリンに関する知識の基礎となっている。OmpFとOmpCは陽イオンに親和性があり、PhoEは無機リン酸塩と陰イオンに親和性がある1。腸内細菌科では、薬剤を取り込むのピムなどでも同様のことが示された 2。
この後の章で、β-ラクタム薬を加水分解することができる酵
素、
β-ラクタマーゼに関して詳しくみていくことにする。

03

広域β-ラクタマーゼ産生菌とそのβ-ラクタマーゼの分類・特徴

はOmpFかOmpCファミリーに属し、これらに変異が導入され世界的には1980年代からヨーロッパ、続いて米国で基ることや発現量の変化によって薬剤感受性が変化する。ちなみ

質特異性拡張型β-ラクタマーゼ（Extended Spectrum ββ-ラクに、緑膿菌やAcinetobacter baumannii などは生来、-Lactamase: ESBL）
産生菌が出現し、増加してきているが、タム薬が効きにくいことが知られているが、これは低い外膜透わが国では海外に比べ、近年までESBL産生菌の流行は顕著

過性と関係がある1。緑膿菌などで認められるこの外膜透過性ではなかった（図２）。しかし2000年を過ぎた頃から徐々にの低下は、
ポーリンの少なさと腸内細菌科細菌のポーリンとの増加が見られ、ここ数年はかなり急激な勢いで分離数が増

物理化学的な性状の違いから生じている。また、緑膿菌以外の加している。その影に隠れて国内でも密やかにカルバペネ

Citrobacter 、Enterobacter 、大腸菌やKlebsiella などのβ-ラムに耐性を示す腸内細菌科細菌が分離され始めている。カ

クタム薬感受性は、OmpCまたはOmpFグループに属する非ルバペネム耐性腸内細菌科細菌（Carbapenem resistant

特異的ポーリンの存在が密接に関係する 。

Enterobacteriaceae: CRE）
は我が国では感染症法に基づ

1

このようなポーリンの変化による薬剤耐性は、以下の４つに分類される。

いた感受性基準に基づいて呼称される（表1）。またカルバペ
ネムを含むほとんどすべてのβ-ラクタム薬を分解するカルバ
ペネマーゼを産生する腸内細菌科細菌をCarbapenemase

ポーリンの構造そのものに変化は無いが、発現量が減る場合。

producing Enterobacteriaceae: CPEと呼んでいる。我が発現量に変化は無いが、チャンネルの基質が制限された場合。

国でもCREの判定基準以下のカルバペネムMICを示すCPEが発現量に変化は無いが、変異によってポーリンの構造が変化し出現しており、それをステルス型CPEと呼んでいる。

てしまった場合。
ポーリンの構造も発現量も変化が無いが、チャンネル阻害剤が存在する場合。

i) ESBL産生菌

1960年代後半より基質特異性に基づくβ-ラクタマーゼの分類法がいくつか提案されたが、現在の分類法として最も一般
β-ラクタム薬耐性と薬剤排出ポンプの関与は1990年代に的なものはアミノ酸配列をもとにしたAmblerの分類である。

緑膿菌を用いた基礎研究がさかんに行われていたものの、腸これは、特徴的な配列モチーフをベースとしてA〜Dの4種類

内細菌科細菌でより深い臨床的な議論がされるようになったに分類している。この分類において、クラスAに属する酵素はペのはつい最近のことである。腸内細菌科細菌の主要な排出ポ

ニシリン系抗菌薬を、クラスCに属するものはセファロスポリン

ンプであるAcrAB-TolCに関しても、より臨床的な点からの研系抗菌薬を、
クラスDに属するものはオキサシリンをそれぞれ

ステムを保有しており、異なるクローン間においてもこのシスリン残基を有しており、セリン型β-ラクタマーゼとして知られて

K. pneumoniae もAcrAB-TolCシ
究が進んでいる。例えば、テムは共通して保有されていることが分かった。Phenylalanylarginyl β-naphthylamide (PAβN)は排出ポンプの阻害剤としてよく知られており、クロラムフェニコール、ナリジクス酸、
オフロキサシン、エリスロマイシンなどのMICを低下させることが過去に大腸菌やサルモネラで示されていた。
しかし近年

になって、
クロキサシリンがK. pneumoniae 臨床分離株においても排出ポンプの基質となることが示され、他のβ-ラクタム
薬、特にセフォキシチン、アモキシシリン、
ピペラシリン、セフェ

効率よく分解する。
クラスA、C、Dに属する酵素は活性中心にセいる。一方で、クラスBに属する酵素は１分子、あるいは２分子の亜鉛イオンを有することからメタロ-β-ラクタマーゼと名付けられ、カルバペネム系薬剤を含むほぼ全てのβ-ラクタマーゼを分解することが特徴である。
クラスAにおいて、より広い範囲の薬剤に対して分解活性を示すESBLが多く報告されている。ESBLには厳密な意味での定義が存在しない。
しかし、一般的に使用されている定義として
は、ESBLはペニシリン、第一世代、第二世代、第三世代のセファ
ロスポリン（セフォタキシム、
セフトリアキソン、
セフタジジムなど）、アズトレオナムなどのモノバクタムを加水分解するが、セフォキシチンやセフォテタンなどのセファマイシンやカルバペ
ネムを分解せず、
クラブラン酸、スルバクタム、
タゾバクタムなどに対して阻害されるものをいう。ブッシュらの基質と阻害剤にクラスAのESBLはグループ2be基づいた機能分類3によると、に属する。グループ2beの”e”
は、基質特異性が拡張したことを示す。これはさらにセフタジジムを効率よく分解するセフタ
ジジマーゼと、
セフォタキシムを効率よく分解するセフォタキシ
図2.1980年代以降の世界におけるグラム陰性菌
β－ラクタマーゼの潮流と我が国における薬剤耐性菌の出現

4

（ 表１）
セフタジジマーゼとしてマーゼに分けることができる4。
TEM、SVH、PER、VEB、TLA-1、GES/IBCなどが存在し、
セフォ

THE CHEMICAL TIMES

いる4。セフタジジマーゼ型酵素は、アミノ酸変異が生じたこと

ii) カルバペネマーゼ産生菌

カルバペネマーゼはAmbler分類で３つのクラスに認められ、世界的にみるとその分布に地域特異性がある
（表２）
。
クラス

のアミノ酸残基の変異が基質特異性に大きく影響していると考Aカルバペネマーゼとしては米国で見出されたKPCが欧米を

セフォタキシマーゼ型酵素は点変異で生じえられる 。一方で、中心に広がりを見せている。クラスDカルバペネマーゼとしてたタイプとは異なり、基質結合部位の柔軟性が増すことで基質

はOXA-48やOXA-181がギリシャなど欧州を中心に検出されが拡張していると考えられる5。

ている。これらの酵素は基質認識や触媒反応に重要なアミノ酸

現在、最も世界的に拡がっているESBLはCTX-Mである。

これらはそもそも、ISEcp1 とISCR1 という2種類のinsertion

sequence（IS）がKluyvera 属の染色体からβ-ラクタマーゼ

遺伝子の移動を引き起こしたことに由来するが、これらのISにはえり好みが存在し、ISEcp1 はほとんどの種類のbla CTX-Mを運ぶ一方でISCR1 はbla CTX-M-2とbla CTX-M-9を好んで運ぶ。CTX-M

残基の位置が従来のクラスAやD型の酵素とわずかに異なることでカルバペネム分解活性を獲得したと考えられる。一方、クラ
スBカルバペネマーゼはメタロ－β－ラクタマーゼ
（MBL）
で、そ
の幅広い基質特異性からカルバペネムを含むほぼすべてのβ－ラクタム薬を分解できる。我が国ではIMP型が主流で、NDM型
は急速に世界的に拡散しており、大きな懸念となっている。

familyとnon-ESBL β-ラクタマーゼには相同性の高い部分がCPEには国内ですでに市中で分離されるものがある一方いくつか存在するが、Ser237とArg276はCTX-M familyにで、海外からの帰国者とともに輸入される例も散発的に見られ特異的であり、
これらの残基が他のβ-ラクタマーゼに比べてる。私どもはカルバペネマーゼをその由来から大きく二つのグ

CTX-M familyがセフォタキシムを特異的に分解できることを7。内地型とは既に
ループ、内地型と黒船型に分けている（表３）

特徴付けているということもつい最近、明らかにされた 。

国内に分布している株をいう。一方、黒船型は海外からの持ち

6

感染症 ―薬剤耐性菌―

で基質特異性が拡張したタイプであり、このタイプは活性部位
5

特集

タキシマーゼとしてはSFO-1、BES-1、CTX-Mなどが知られて込みによるものである。近年のメディカル・ツーリズム活発化の表１.グラム陰性菌β－ラクタマーゼの分類とESBLの位置付け
Bush-JacobyAmbler
Medeiros
class
group
1

阻害

効率よく
分解する基質特徴

C

セファロスポリン
ペニシリン
ペニシリン、
セファロスポリン

グラム陰性菌の染色体上に認められるが、おそら
くプラスミド上に存在する。カルバペネムを除く全てのβ-ラクタムを分解できる。

2a

A

2b

A

2be (ESBL)

A

2br

A

2c

A

2d

D

2e

A

2f

A

3

B

セフタジジマーゼ型酵素。アミノ酸変異が生じた
オキシイミノ
ことで基質特異性が拡張したタイプ。
セファロスポリン、
セフォタキシマーゼ型酵素。点変異で生じたタイモノバクタムプとは異なる。
ペニシリン
阻害剤耐性のTEMなどが含まれる。
ペニシリン、
カルベニシリン
ペニシリン、 クロキサシリン（オキサシリン）分解酵素であり、ク
クロキサシリン
ラブラン酸に少しだけ阻害を受ける。
セファロスポリン
ペニシリン、
セファロスポリン、
セリン型カルバペネム分解酵素。
カルバペネムカルバペネム系を メタロ-β-ラクタマーゼであり、
カルバペネムを含含むほぼ全ての むほぼ全てのβ-ラクタムを分解できるが、モノバ
β-ラクタムクタムは分解できない。

代表的な酵素クラブラン酸

EDTA

されない

されない

ACT-1, CMY-2, FOX-1,
MIR-1（グラム陰性菌由来AmpC）

される

されない

グラム陽性菌由来ペニシリナーゼ

される

されない

TEM-1, TEM-2, SHV-1

される

されない

TEM、SHV、PER、VEB、TLA-1、GES/IBC

（±）

されない

TEM-30

される

されない

PSE-1

SFO-1、BES-1、CTX-M

（±）

されない

OXA-1, OXA-10

される

されない

Proteus vulgaris由来誘導型セファロスポリナーゼ

される

されない

Sme-1, KPC-2, IMI-1

されない

される

IMP-1, NDM-1

Bush K et al. 1995. Antimicrobial Agents and Chemotherapy 39:1211–1233.
Shah AA et al. 2004. Res Microbiol 155:409–421.

表3.我が国で分離された主なカルバペネマーゼ

表2.カルバペネマーゼの分類とその基質
Amblerßペニシリンclass lactamase

セフェム
セファロスポリン
1st 2nd 3rd 4th

セファマイシン キサセフェム

カルバペネム

A
A

ESBL

A

KPC

B

MBL

C

AmpC

D

OXA

黒船型
IMP VIM NDM
OXA-48 OXA-181

ESBL: Extended spectrum β-lactamase
KPC: Klebsiella pneumoniae carbapenemase
MBL: Metallo -β-lactamase
OXA: oxacillinase

内地型

種類

Amblerclass

ステルス性の有無

産生菌

E. coli

NDMClass B

IMP-7

Class B

OXA-48Class D

ステルス型

E. coli, K. pneumoniae

OXA-181Class D

ステルス型

K. pneumoniae

KPC

Class A

ステルス型

K. pneumoniae

IMP-1

Class B

ステルス型

Enterobacteriaceae

IMP-6Class B

ステルス型

Enterobacteriaceae
Pseudomonas

IMP-11

Class B

ステルス型

Enterobacteriaceae
Pseudomonas

IMP-34

Class B

ステルス型

Klebsiella,
Pseudomonas

P. aeruginosaIMP-52

Class B

ステルス型

E. coli

TMB-1

Class B

ステルス型

Acinetobacter

TMB-2

Class B

Acinetobacter

SMB-1

Class B

Serratia marcescens

VIM-2

Class BP. aeruginosa5THE CHEMICAL TIMES

特集

影響を受けて、海外で外科治療等を受けた後、帰国後に発症しについて対症例対照研究を報告している。菌株のIPM (67%)、て見つかるケースが増えている。また、カルバペネマーゼを産

MEPM (80%)のMICが<1 µg/mlであった10 。

感染症 ―薬剤耐性菌―

生するにも関わらず、薬剤感受性検査でカルバペネム感性と判定されてしまうCPEをステルス型CPEと呼んでいる。このタイ
プのCPEは検査の網をくぐり抜ける可能性があるため、院内感染対策上、重要な耐性菌と位置づけている。

IMP-6産生CPE

広 島 県 内 で 行って いるサ ー ベ イランスにお い て 、I P Mには感 受 性を示 すが M E P Mには耐 性を示 すK l e b s i e l l apneumoniae が2009年以降、継続的に検出されている11。このような形質を保有する菌の分離はK. pneumoniae だけに① 内地型

IMP-1, IMP-11産生CPE

過去の報告ではカルバペネムのMICが高いものが多かった

が、中にはMurataniら8が報告したK. pneumoniae や春日ら9が報告したE. coli , Enterobacter のようにIPMが<1µg/mlな

E.coli 、
Klebsiella oxytoca 、Proteus mirabilis 、
とどまらず、

Citrobacter freundii など多くの腸内細菌科細菌に相次いで発見されてきた。このような形質をもつ菌をステルス型CPEと名付けた。

いし2µg/mlで、レトロスペクティブに見るとIMP-1産生ステル

このタイプのステルス型CPEが示す特徴的なカルバペネ

ス型CREも我が国で分離されている。HayakawaらはIMP-1

ム感受性は、本菌が保有するメタロ-β-ラクタマーゼ遺伝子

あるいはIMP-11を産生するE. cloacae が分離された15症例

bla IMP-6によるものである11。
bla IMP-6は、
bla IMP-1と一塩基異なることで（[A640G]）
アミノ酸の変異が起こり、酵素活性測定(k cat/K m)によると、IPM分解活性はMEPM分解活性の7分の1に低下しているという特徴がある12。これが、腸内細菌科細菌がステ

bla IMP-6は、伝達性プラスミドでルス型を示す原因となっている。
。pKPI-6
あるpKPI-6上のインテグロンに存在している13（図３）はインテグロンに加え、もう一つの可動性因子上に、ESBL遺bla CTX-M-2はカルバペネ
伝子であるbla CTX-M-2を保有している13。

ムを分解できないものの、PCG、PIPCの分解は可能である。

bla IMP-6はMEPMを分解することが可能であるが、IPM、
一方、
bla IMP-6とPCG、PIPCの分解活性は大きく低下している。つまり、

bla CTX-M-2を同時に保有した菌は、ほぼ全てのβ-ラクタム薬には耐性を示すもののIPMのみに感受性を示すという特殊な表現

型を示す
（図３、
表４）
。pKPI-6を保有する株の臨床的な問題点として、
カルバペネム系薬の感受性試験をIPM単剤で行った場合
はカルバペネム感受性と判断されてしまい、臨床的に治療効果

図3.bla IMP-6保有プラスミドpKPI-6

表４.ステルス型CPEの薬剤感受性 （IMP-6産生株とIMP-34産生株を例に）
IMP-6産生CRE
Ampicillin

Piperacillin
Cefazolin
Cefotiam

Cefotaxime

Ceftazidime

IMP-34産生CRE

K. pneumoniae

K. pneumoniae

K. pneumoniae

K. pneumoniae

K. pneumoniae

K. oxytoca

K. oxytoca

K. pneumoniae

K. pneumoniae

K. pneumoniae

>16

>16

>16

>16

>16

>16

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>16

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>64

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>16

64

>16

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>16

32

>16

>32

>32

>32

>32

>4

>4

>4

>4

>16

>16

>16

Cefaclor

>16

>16

>16

>16

>16

>16

>16

Cefpodoxime
Flomoxef

>4
32

>4
32

>4
32

>4
32

>32
>4

>32
>4

32

>32

>32

1

2

2

>16
32

16

>16
32

8

>16
32

>16

>16

>16

>16

>16

Meropenem

>8

>8

>8

>8

>8

16

16

16

16

16

>16

>16

>16

>16

>16

>32

>32

>32

>32

>32

>32

>32

>32

>32

>32

≦16

≦16

≦16

≦16

≦16

Amoxicillin/
clavulanate

Cefoperazone/
Sulbactam
Piperacillin/
Tazobactam

1

1

1

1

8

≦1

≦1

≦1

≦1

2

2

4

2

2

2

2

Amikacin

≦4

≦4

≦4

≦4

≦4

≦4

≦4

≦4

≦4

≦4

Minocyclin

>8

>8

>8

>8

>8

2

2

4

4

2

Gentamicin
Levofloxacin
Fosfomycin

Sulfamethoxazole/
trimethoprim

4

4

4

4

4

4

2

2

>4

>4

>4

>4
16

>16

16

>16

1

≦0.5

≦0.5

≦2

≦2

≦2

≦2

≦2

≦2

≦2

>2

>2

>2

16

16

16

1

2

>4

>16

2

4

# Susceptibility tests were performed using the MicroScan system panel of (µg/mL) antibiotics (Siemens).
* Columns indicate MIC profiles of the donor, the transconjugant and the recipient.

6

8

Aztraonam
Imipenem

≦1

32

>32

>16
>32

>16
>16

>16
>32

>16

>32

>16

>16
>32

16

>16

>16
>32

>16

>32

64

>16

Cefozopran

Cefmetazole

16

16

≦4

THE CHEMICAL TIMES

11,14

。
しかも、薬剤感受性を自動で測定する迅速診断装置の一いということを報告した 15が、現在はカードのアップデートやアルゴリズムの改良などの対策が進んでいる16 17。

② 黒船型

KPC産生CPE

KPCはAm b l e r 分類でc l ass Aに属するセリン−β−ラ

感染症 ―薬剤耐性菌―部の機種では、IPMのみならずMEPM耐性の検出もできな

特集のない抗菌薬を投与してしまう危険性があることが挙げられる

クタ マ ー ゼ（ カ ル バ ペ ネ マ ー ゼ ）で 2 0 0 1 年 に 米 国 で K .

pneumoniae の産生例が報告された。国立感染症研究所の報告によれば我が国では2009年に第１例が報告され、2012

IMP-34産生CPE

年までに６例の報告がある。渡航先としてはインド、中国、北米

ステルス型CPEの検討を行っている過程で、IMP-6陰性であるにも関わらずステルス型を示すK. oxytoca 及びK.

が挙げられている。我が国での報告例は全てK. pneumoniae

であるが 、世 界 的には他 の 腸 内 細 菌 科 、P. aeruginosa ,pneumoniae が見出された18。これらの株は塩基配列決定のAcinetobacter からも分離されている。

ことが分かり、IMP-34と名付けた。IMP-34を保有する菌株は、NDM産生CPE

合伝達にて大腸菌BL21株への伝達が確認されたことから、プ

患者から分離され、その出自からニューデリー・メタロ−β−ラク

結果、過去に報告がないメタロ-β-ラクタマーゼを保有している

bla IMP-34は接IPM中間耐性と判定されるのが特徴である（表４）。

NDM産生菌は2009年にインドからスウェーデンに帰国した

bla IMP-34
ラスミド上に存在することが明らかになった。そこで、

タマーゼ（NDM-1）と命名された。同年に我が国でもインドに保有プラスミドをpKOI-34と名付け、塩基配列決定を行った結旅行した患者から最初のNDM-1産生大腸菌が分離されてい果、pKOI-34は87,343 bp（GC 53%, 106 ORF）の IncL/Mる（獨協医大株）。NDMは亜型がたくさん見つかって来ている

プラスミドであることが判明した。pKOI-34は、IncL/Mプラス

がインド・パキスタン・バングラデシュ地域が流行地で世界中へ

ミドの祖先とされるpEL60類似の骨格に2個の可動性因子を有の拡がりが懸念されている。広島県においてもNDM-1産生大しており、前者はヒ素耐性遺伝子群、後者はbla IMP-34を含んでい腸菌が分離された19。患者はパキスタンにて外科手術を受け、た（投稿中）。このIMP-34を保有するインテグロンも接合伝達

帰国した後に術後感染症で入院中に本菌が分離された。本菌可能なプラスミド上に存在していることから、拡散する可能性

はFOM以外の検討した全ての抗菌剤について高いMICを示しが示唆されている。

た。NDM産生菌としては国内で7例の報告がある。広島株も獨

協医大株もプラスミド上にbla NDM-1を保有していた。広島株ではbla CMY-6、アミノグリコシド耐性遺伝子としそれ以外にbla OXA-10、てrmtC を保有していた。
表5.2014年改正 感染症法に基づく
腸内細菌科細菌のカルバペネム薬耐性基準
検査方法

検査材料

表6.主なカルバペネム薬感受性基準（CLSI, EUCAST, 感染症法）に基づくIPMの基準と我が国で分離されているIMP-6保有各種腸内細菌科
細菌のIPM MIC

分離・同定による腸内細菌科細菌の検出、かつ、次のいずれ

MIC

1

2

4

8

16

32

かによるカルバペネム系薬剤及び広域β-ラクタム剤に対す

CLSI M100-S22

S

I

R

R

R

R

CLSI M100-S19

S

S

S

I

R

R

EUCAST

S

S

I

R

R

R

R

R

R

R

R

る耐性の確認ア メロペネムのMIC値が2μg/ml以上であること、又はメロペネムの感受性ディスク（KB）の阻止円の直径が22mm以下であること
イ 次のいずれにも該当することの確認（ア）イミペネムのMIC値が2μg/ml以上であること、又血液、腹水、胸水、髄液その他の
通常無菌的であるべき検体

はイミペネムの感受性ディスク（KB）の阻止円の直µg/ml

SCREEN CUT OFF (EUCAST)
CRE（５類感染症）
IMP-6 Kp CRE
IMP-6 Ko CRE
IMP-6 Ec CRE

径が22mm以下であること

我が国で出現しているCPEは肺炎桿菌（Kp）、Klebsiella oxytoca（Ko）、大腸菌（Ec）
他、様々な菌種が見られるが、その多くはIPM MIC<１で現在の基準ではS（感性）と判定され、CREとみなされない。

（イ）セフメタゾールのMIC値が64μg/ml以上であること、又はセフメタゾールの感受性ディスク（KB）の阻止円の直径が12mm以下であること
次のいずれにも該当することの確認
ア 分離・同定による腸内細菌科細菌の検出
イ 次のいずれかによるカルバペネム系薬剤及び広域β-ラクタム剤に対する耐性の確認（ア）メロペネムのMIC値が2μg/ml以上であること、又はメロペネムの感受性ディスク（KB）の阻止円の直径が22mm以下であること（イ）次のいずれにも該当することの確認
a イミペネムのMIC値が2μg/ml以上であること、
又はイミペネムの感受性ディスク
（KB）
の阻止円

喀痰、膿、
尿その他の
通常無菌的
ではない検体の直径が22mm以下であること
b セフメタゾールのMIC値が64μg/ml以上であること、又はセフメタゾールの感受性ディスク（KB）の阻止円の直径が12mm以下であることウ 分離金が感染症の起因菌と判定されること

図４.我が国のCRE, CPE, ステルス型CPEの関係性

7

THE CHEMICAL TIMES

特集

OXA-48-like産生CPE

20 1 0 年 、インドのムンバイにて治 療を受けた患者が帰感染症 ―薬剤耐性菌―

国後、入院時に提出されたカテーテル尿から分離されたK.

pneumoniae がIPM感受性MEPM耐性というステルス型薬

剤感受性を示した。SMA diskを用いた確認試験において、

bla IMP-6保有のMBLは陰性であるとの結果であったことから、

04

国内でのCRE、CPE、ステルス型について

2014年9月19日に感染症法施行規則（省令）が改正され、「カルバペネム耐性腸内細菌科細菌感染症」
が、感染症法五類
全数把握疾患に指定された。カルバペネムの耐性基準は表５に可能性は否定された。
しかし、modified Hodge Test
（MHT）

示す方法に拠る。表６に米国で用いられているCLSI基準、欧州は陽性となったことから、MBL以外のカルバペネマーゼ産生で用いられているEUCAST基準と合わせて現在のイミペネムが示唆された。次世代シーケンサーMiSeqを用いてドラフト配の判定基準を一覧にした。一方、西日本を中心に分離されていbla OXA-48 familyであるbla OXA-181やbla CTX-M-15を列を得た結果、るCPEの大部分がIMP-6産生CPEであるが、そのイミペネム

K. pneumoniae の染色体上に存在することが示された。現在

の多くがS
（感性）
と判定されCREとみなされない。国内で分離

bla OXA-181は保有していることが判明した20。また、解析の結果、までに報告されているbla OXA-181はプラスミド上に存在していたが、広島株は染色体上にbla OXA-181が存在することが示された

bla OXA-181の上流には、広島株も初めての症例であった20。また、含めてこれら全ての株に共通してISEcp1 が存在することが分かった。塩基配列解析の結果から、反復配列に挟まれた部分がISEcp1 によって染色体に組み込まれたと考えられた。

OXA-181は、IPM分解活性のほうがMEPM分解活性よりも約20倍高いことが報告されており、このような酵素活性 (k cat/K m)のみで考察するならば、OXA-181を保有する株は、むしろ“IPM耐性MEPM感受性（つまり、今回の臨床分離株が示す表

MICはほとんどが<1 µg/mlである。このため現行基準ではそされるCREとCPEの関係を図４に示した。IMP-6産生CPEの中にはメロペネムに対しても<2 µg/mlのものがある。このようにCREとみなされないCPEをステルス型CPEと呼んでいる。
我が国におけるCREあるいはCPEの大規模な疫学データはまだない。JANISの五類全数把握に基づく全国調査検査部門
2014年年報（CLSI2012版）の結果が待たれるところであるが、私どもが行った西日本地域でのサーベイランスによると
ESBL産生E. coli の約1.0%、ESBL産生K. pneumoniae の約10%がCPEと考えられる。

検査室においてはスクリーニングの段階で如何にCPEを見現型と逆）”となってしまうと考えられた。そこで、
この臨床分離出すかが最も重要なポイントになる。感受性検査のスクリーニ

株がIPM感受性MEPM耐性を示すためには、別のメカニズム

ングでは第３世代セファロスポリン系薬剤（CAZ、CMZ）に耐性が存在する可能性が示唆された。解析の結果、この現象の原因を示した場合、あるいはIPMとMEPMのいずれかあるいは両方

は外膜タンパク質の変異であることが明らかになった20。ESBLに対するMICが1µg/ml以上の場合はメタロ－β－ラクタマー

産生K. pneumoniae が保有する外膜タンパク質OmpK35

ゼ産生を疑い、
メタロ－β－ラクタマーゼの確認検査を行う。薬が変異により機能を失い、別の外膜タンパク質OmpK36に、剤感受性を自動測定する迅速診断装置はカードのアップデート

OmpK36Vと呼ばれるフレームシフト変異がある株では、IPMやアルゴリズムの改良を行っていない場合はステルス型CPE

感受性MEPM耐性になることがすでに報告されている。次世のカルバペネム耐性を検出できないケースがある。自病院の代シーケンサーで得た塩基配列解析の結果、私共が解析して検査室自動測定装置の設定条件、性質を知り、
ステルス型CPE

いた臨床分離株にも同様の変異があることが判明し、この株がの基準株を用いてその薬剤感受性パターンを知っておくこと、

IPM感受性MEPM耐性を示すのはOXA-181が原因ではなく、検出ができるかどうかを確認することが重要である。

外膜タンパク質の変異のためであることが示された20。

ステルス型CPEは見かけ上カルバペネムに感受性を示すが、試験管内においても菌濃度を増やすと明らかに細菌の増殖が
観察される
（図５）
。このためカルバペネムの治療効果が得られない可能性がある。ステルス型CPEは通常のCPEと同じく、基
本的には全てのβ—ラクタム薬は単剤使用ができないと考えるべきである。

菌量

菌量（微量液体希釈法における標準菌量との比率）（微量液体希釈法における標準菌量との比率）

x1

x10

x1

x100

IPM
0.5μg/mL

MEPM
0.5μg/mL

IPM
1μg/mL

MEPM
1μg/mL

IPM
2μg/mL

MEPM
2μg/mLx10

x100(18時間 静置培養後)

図5.IMP-6保有肺炎桿菌：菌量を増加した菌液にカルバペネムを添加した場合の菌の増殖について

8

THE CHEMICAL TIMESCPEが密かに分離され始めている。またメディカル・ツーリズムが盛んになるに従い、患者の国際的移動に伴う耐性菌の移動の頻度も増してきている。いわゆる黒船型のカルバペネマーゼの国内への伝来である。検査室が驚くような多剤耐性菌は比較的早期に検出され、感染拡大予防策も立てやすいが、ステルス型の場合、その水際での侵入防止対策は難しい。内地型あるいは黒船型ステルスCPEを効率よく検出し、最初に患者が訪れる
病院でのdetect and protectをいかに実施するか、我々の知恵が試されている。

参考文献

1. Nikaido H. Molecular basis of bacterial outer membrane permeability
revisited. Microbiol Mol Biol Rev. 2003;67(4):593-656. doi:10.1128/
MMBR.67.4.593-656.2003.

感染症 ―薬剤耐性菌―

2000年以降のESBL産生菌の爆発的増加の陰でステルス型

特集

05

おわりに

2. Pagès J-M, Lavigne J-P, Leflon-Guibout V, et al. Efflux pump, the masked
side of β-lactam resistance in Klebsiella pneumoniae clinical isolates. PLoS
ONE. 2009;4(3):e4817. doi:10.1371/journal.pone.0004817.

3. Bush K, Jacoby GA, Medeiros AA. A functional classification scheme forβ-lactamases and its correlation with molecular structure. Antimicrob Agents
Chemother 1995;39(6):1211-1233.
4. Bonnet R. Growing group of extended-spectrum β-lactamases: the CTX-M
enzymes. 2004. doi:10.1128/Antimicrob Agents Chemother 48.1.1-14.2004.
5. 井深章子 酵素反応からみたβ-ラクタマーゼの特徴 臨床と微生物巻4号P.17-2242

6. Adamski CJ, Cardenas AM, Brown NG, et al. Molecular basis for thecatalytic specificity of the CTX-M extended-spectrum β-lactamases.
Biochemistry. 2015;54(2):447-457. doi:10.1021/bi501195g.

7. 鹿山鎭男、桑原隆一、繁本憲文、木場由美子、大毛宏喜、菅井基行 わか
゙国のカルバペネム耐性腸内細菌科細菌 感染症 第45巻第1号P.3038
8. Muratani T, Kobayashi T, Matsumoto T. Emergence and prevalence ofβ-lactamase-producing Klebsiella pneumoniae resistant to cephems
in Japan. Int J Antimicrob Agents. 2006;27(6):491-499. doi:10.1016/
j.ijantimicag.2006.03.007.

9. 春日恵理子, 松本竹久, 金井信一郎, 小穴こず枝, 本田孝行, 川上由行: カルバペネム系薬剤に感性を示すIMP-1型Metallo-ß-lactamase産生腸内細菌. 感染症誌 2010; 84: 569-574.
10. Hayakawa K, Miyoshi-Akiyama T, Kirikae T, et al. Molecular andepidemiological characterization of IMP-type metallo-β-lactamaseproducing Enterobacter cloacae in a large tertiary care hospital in Japan.
Antimicrob Agents Chemother 2014;58(6):3441-3450. doi:10.1128/
AAC.02652-13.
11. Shigemoto N, Kuwahara R, Kayama S, et al. Emergence in Japan of animipenem-susceptible, meropenem-resistant Klebsiella pneumoniae carrying
bla IMP-6. Diagn Microbiol Infect Dis. 2012;72(1):109-112. doi:10.1016/
j.diagmicrobio.2011.09.019.

12. Yano H, Kuga A, Okamoto R, Kitasato H, Kobayashi T, Inoue M. Plasmidencoded metallo-β-lactamase (IMP-6) conferring resistance to carbapenems,
especially meropenem. Antimicrob Agents Chemother 2001;45(5):13431348. doi:10.1128/AAC.45.5.1343-1348.2001.
13. Kayama S, Shigemoto N, Kuwahara R, et al. Complete nucleotide sequenceof the IncN plasmid encoding IMP-6 and CTX-M-2 from emerging
carbapenem-resistant Enterobacteriaceae in Japan. Antimicrob Agents
Chemother 2015;59(2):1356-1359. doi:10.1128/AAC.04759-14.
14. Kayama S, Shigemoto N, Kuwahara R, et al. The first case of septicemia
caused by imipenem-susceptible, meropenem-resistant Klebsiellapneumoniae. Ann Lab Med. 2013;33(5):383. doi:10.3343/alm.2013.33.5.383.

15. Harino T, Kayama S, Kuwahara R, et al. Meropenem resistance in imipenemsusceptible meropenem-resistant Klebsiella pneumoniae isolates not detectedby rapid automated testing systems. J Clin Microbiol. 2013;51(8):2735-2738.
doi:10.1128/JCM.02649-12.

16. Koizumi A, Kasahara K, Komatsu Y, et al. Evaluation of the vitek 2
AST-N269 card for detection of meropenem resistance in imipenemsusceptible meropenem-resistant Enterobacteriaceae. J Clin Microbiol.
2013;51(11):3908-3908. doi:10.1128/JCM.02063-13.

17. 樫山誠也, 奥田立子, 鹿山鎭男 他: Imipenem感受性Meropenem耐性
Klebsiella pneumoniae (ISMRK)の検出における改良ライサス迅速法の有効性. 第25回日本臨床微生物学会総会 2014.演題番号 P-160,315ペー
ジ

18. Shigemoto N, Kayama S, Kuwahara R, et al. A novel metallo-βlactamase, IMP-34, in Klebsiella isolates with decreased resistance toimipenem. Diagn Microbiol Infect Dis. 2013;76(1):119-121. doi:10.1016/
j.diagmicrobio.2013.02.030.

19. 鹿山鎭男, 桑原隆一, 繁本憲文 他.: 西日本において初めて分離された
blaNDM保有大腸菌の性状解析. 第86回日本感染症学会総会・学術講演会
2012.演題番号 O2-038、335ページ-b
20. Kayama S, Koba Y, Shigemoto N, et al. Imipenem-susceptible, meropenemresistant Klebsiella pneumoniae producing OXA-181 in Japan. Antimicrob
Agents Chemother 2015;59(2):1379-1380. doi:10.1128/AAC.04330-14.

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