緑膿菌

緑膿菌とは

緑膿菌（Pseudomonas aeruginosa）は、グラム陰性の好気性桿菌であり、土壌や水など自然環境に広く分布する常在菌です。健康な人にはほとんど影響を与えませんが、免疫力が低下した人には日和見感染症を引き起こす可能性があります。

名称の由来

緑膿菌という名前は、感染した傷口から緑色の膿が出ることが由来です。学名の種形容語aeruginosaも、緑色の色素（ピオシアニン）にちなんでいます。属名のPseudomonasは、「偽の鞭毛を持つ単細胞生物」を意味します。

細菌学的特徴

緑膿菌は、0.7 x 2 µm程度のグラム陰性桿菌で、芽胞は形成しません。一端に鞭毛を持ち活発に運動し、線毛も有しています。湿潤な環境を好み、自然環境だけでなく、ヒトや動物の消化管にも存在します。偏性好気性であり、発酵は行いません。栄養要求性が低く、微量の有機物でも増殖できるため、長期保存された蒸留水でも増殖することがあります。至適発育温度は37℃前後で、42℃でも増殖可能です。有機物を分解してトリメチルアミンを産生するため、腐った魚のような臭いがします。

熱には弱いですが、消毒薬や抗菌薬に対して強い抵抗性を持つため、医療分野で特に注目されています。

緑膿菌の物質産生

緑膿菌は、色素、ムコイド、外毒素など、様々な物質を産生します。これらの物質は、緑膿菌の生育を助けるだけでなく、宿主細胞に作用して病原性にも関与します。物質産生は、菌数を感知するクオラムセンシングという機構で制御されており、菌密度が上昇すると物質産生が誘導されます。

色素産生

緑膿菌は、ピオシアニン（緑色）、ピオベルジン（黄緑色）、ピオルビン（赤色）、ピオメラニン（黒褐色）など、複数の色素を産生します。特にピオシアニンは緑膿菌特有の色素で、培養培地や感染部位を緑色に着色します。ピオシアニンは哺乳動物細胞の呼吸機能や繊毛運動を阻害する毒性も持ちます。ピオベルジンは鉄イオンと強く結合し、菌体への鉄供給を助ける役割があります。

ムコイドとバイオフィルム

緑膿菌の一部は、ムコイドという粘性物質を産生し、菌体を覆うバイオフィルムを形成します。バイオフィルムは、物理的な除去や消毒薬に対して抵抗性を示し、菌の生存を助けます。また、免疫機構による排除からも逃れやすくなります。ムコイドやバイオフィルムは、感染リスクを高めるため、医学的に問題視されています。

嚢胞性線維症患者体内でのバイオフィルム形成

嚢胞性線維症（CF）患者では、緑膿菌によるバイオフィルム形成が気道内の粘液で起こり、感染を慢性化させます。CF患者のバイオフィルム内の緑膿菌は、嫌気呼吸を行うようになり、アルギン酸を多量に産生します。この変化により、抗生物質の効果が低下するため、新しい抗生物質の開発が望まれています。

菌体外毒素と分泌酵素

緑膿菌は、エキソトキシンA（外毒素A）、ヘモリジン、ラムノリピドなどの外毒素や、アルカリペプチダーゼ、エラスターゼなどの分泌酵素を産生します。エキソトキシンAは、細胞のタンパク質合成を阻害する毒素であり、これらの分泌物が感染部位の組織破壊を引き起こし、病原性を発揮します。

薬剤抵抗性

緑膿菌は、薬剤抵抗性が非常に強く、自然耐性と獲得耐性を併せ持ちます。消毒薬や抗生物質に対して抵抗性を示し、多剤耐性菌も出現しています。薬剤抵抗性メカニズムには、薬物の細胞内への取り込み制限、排出、分解、標的タンパク質の変化、バイオフィルムによる浸透性低下などがあります。薬剤耐性は、接合や形質導入によって菌株間で伝達されることもあります。

病原性

緑膿菌は、免疫力が低下した人に日和見感染症を引き起こします。院内感染も多く、薬剤耐性のために治療が困難な場合もあります。緑膿菌感染症は、尿道、気道、創傷から感染し、局所感染から敗血症などの全身感染を引き起こすこともあります。特に緑膿菌敗血症は致死率が高いです。

緑膿菌感染症

緑膿菌感染症は、免疫抑制剤の使用やエイズ患者、長期入院患者、寝たきりの高齢者など、免疫力が低下した人に発症します。医療行為による感染や、褥瘡、火傷、外傷などによる感染が多いです。局所感染では、角膜炎、外耳炎、化膿性発疹、肺炎などを起こし、全身感染では、敗血症、心内膜炎、中枢神経感染などを引き起こします。

緑膿菌と院内感染

緑膿菌は、医療機関で院内感染の原因となることが多く、易感染宿主が集まる環境、薬剤使用による選択圧、医療行為が感染のきっかけとなります。院内感染対策が行われていますが、緑膿菌の完全な除去は困難です。また、見舞い品として持ち込まれる花卉も感染源となる場合があります。

治療

緑膿菌感染症の治療には、アミノグリコシド系、ペニシリン系、セフェム系、カルバペネム系、ニューキノロン系の抗菌薬が使用されますが、バイオフィルム形成や薬剤耐性により、治療が困難になる場合もあります。特に多剤耐性緑膿菌の出現が問題となっています。

多剤耐性緑膿菌感染症

多剤耐性緑膿菌（MDRP）は、複数の抗菌薬に耐性を示す緑膿菌で、特に広域β-ラクタム系、アミノグリコシド系、ニューキノロン系に同時に耐性を示すものを指します。MDRP感染症は、世界中で監視されており、日本では感染症法で定点把握疾患に指定されています。コリスチンがMDRP感染症に有効な薬剤の一つです。

歴史

緑膿菌は、1872年にSchroeterによって発見され、1882年にGessardによって初めて分離培養されました。ペニシリンの発見以降、多くの抗生物質が開発されましたが、緑膿菌に有効な薬剤はなかなか見つかりませんでした。1960年代以降になって、ゲンタマイシンなど有効な抗生物質が発見され、カルベニシリンなどのペニシリン系薬剤も開発されました。しかし、1970年代には多剤耐性緑膿菌の存在が知られるようになり、2000年には緑膿菌のゲノム解読が完了しました。

関連項目

• - 抗菌薬
• - ネイルアート（グリーンネイル）

脚注

[参考文献]

• - 吉田眞一、柳雄介編『戸田新細菌学』改訂32版、南山堂、2004年 ISBN 4525160128
• - Bruce Albert他編『細胞の分子生物学』第4版、中村桂子、松原謙一監訳、ニュートンプレス、2004年 ISBN 4315517305
• - William A. Strohl他編『イラストレイテッド微生物学』、山口惠三、松本哲哉監訳、丸善株式会社、2005年 ISBN 4621074768
• - 国立感染症研究所学友会編『感染症の事典』、朝倉書店、2004年 ISBN 4254300735

[外部リンク]

• - 多剤耐性緑膿菌 (MDRP) の感染対策（日本ベクトンディッキンソン株式会社）
• - 『緑膿菌』 - コトバンク
• - 『緑膿菌感染症』 - コトバンク

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