グラム染色

グラム染色：細菌分類の基礎

グラム染色法は、デンマークの細菌学者ハンス・グラムによって考案された、細菌を識別するための重要な染色技術です。この方法は、細菌を大きくグラム陽性菌とグラム陰性菌の2種類に分類する基準となり、細菌の分類や病原性の推定、さらには適切な治療法の選択に役立っています。

グラム陽性菌とグラム陰性菌

グラム染色によって、細菌は細胞壁の構造の違いによって染色性が異なり、大きく2つのグループに分類されます。

グラム陽性菌: 紫色に染色されます。細胞壁は厚いペプチドグリカン層で構成され、この層がクリスタルバイオレットなどの色素を保持するため、脱色されても紫色が維持されます。一般的に、グラム陽性菌はグラム陰性菌に比べて病原性が低いとされています。ただし、結核菌やノカルジア菌など、例外的に強い病原性を示す種も存在します。ペニシリンなどのβ-ラクタム系抗生物質に感受性が高い傾向があります。

グラム陰性菌: 赤色に染色されます。細胞壁は薄いペプチドグリカン層と、その外側に位置する外膜から構成されています。この外膜は、リポ多糖（LPS）と呼ばれる内毒素を含んでおり、これが強い炎症反応を引き起こす原因となります。そのため、グラム陰性菌はグラム陽性菌に比べて病原性が高い傾向があります。また、外膜は抗原を隠蔽する役割も担い、宿主の免疫系からの回避を助けます。外膜の存在により、抗生物質に対する抵抗性も高くなっています。

グラム染色の原理と手順

グラム染色の原理は、細胞壁の構造の違いによる色素の保持能力の差異にあります。グラム陽性菌の厚いペプチドグリカン層は、クリスタルバイオレットとヨウ素の複合体を保持する能力が高く、アルコールによる脱色処理でも色素が脱出されません。一方、グラム陰性菌の薄いペプチドグリカン層は、この複合体を保持できず、アルコール処理で脱色されます。その後、対比染色としてサフラニンやフクシンなどの赤色色素で染色することで、グラム陰性菌は赤色に染まり、グラム陽性菌は紫色を維持します。

グラム染色の手順は以下の通りです。

1. 塗抹と固定: スライドグラスに菌液を塗抹し、熱固定します。
2. クリスタルバイオレット染色: 紫色色素で染色します。
3. ヨウ素処理: ヨウ素液で処理し、色素を細胞壁に固定します。
4. 脱色: アルコールで脱色します。グラム陰性菌は脱色されます。
5. 対比染色: サフラニンやフクシンで対比染色します。
6. 観察: 光学顕微鏡で観察します。

グラム染色における注意点

グラム染色の結果を正確に解釈するためには、以下の点に注意が必要です。

新鮮な培養液を使用する: 古い培養液では、グラム陽性菌でも死んで染色されない場合があります。
脱色時間の管理: 脱色時間が長すぎると、グラム陽性菌が誤って陰性と判定される可能性があります。対照菌を同時に染色することで、脱色時間の適切さを確認できます。
* 染色液の種類: サフラニンよりもフクシンの方が染色性が良好な場合もあります。

グラム染色と細菌の分類

グラム染色法は、細菌を同定するための最初のステップとして非常に重要です。しかし、グラム染色だけでは細菌の正確な同定は困難な場合があり、さらなる検査が必要となることもあります。

代表的なグラム陽性菌とグラム陰性菌の例を以下に示します。

グラム陽性菌: ブドウ球菌属、連鎖球菌属、バシラス属、クロストリジウム属など

グラム陰性菌: 大腸菌、サルモネラ菌、赤痢菌、緑膿菌など

まとめ

グラム染色法は、簡便でありながら細菌の分類に重要な情報を提供する、微生物学において基本的な技術です。この方法を用いることで、細菌感染症の診断や治療に役立つ情報を得ることができます。ただし、グラム染色は万能ではなく、他の検査法と併用することで、より正確な診断が可能となります。

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