Clostridium tetani

🧠 全体像：破傷風は「ブレーキが壊れた筋肉」の病気として読む。破傷風毒素tetanospasmin (tetanus toxin) 破傷風毒素（tetanospasmin (tetanus toxin)）tetanospasmin (tetanus toxin)（破傷風毒素） は運動神経 motor neuron 運動神経（motor neuron） motor neuron（運動神経） を逆行性に上って脊髄に達し、そこで抑制性ニューロンinhibitory neuron 抑制性ニューロン（inhibitory neuron）inhibitory neuron（抑制性ニューロン） からのGABAGABA（gamma-aminobutyric acid）・グリシン放出だけを止める。興奮性シグナルはそのまま流れ続けるため、筋肉は「ブレーキなきアクセル」の状態になり持続的な痙性麻痺 spastic paralysis 痙性麻痺（spastic paralysis） spastic paralysis（痙性麻痺） に陥る。⭐ ボツリヌス毒素botulinum toxinボツリヌス毒素（botulinum toxin）botulinum toxin（ボツリヌス毒素）と同じ「SNARE切断」という酵素活性を持ちながら、標的ニューロンが逆（中枢の抑制性ニューロン inhibitory neuron抑制性ニューロン（inhibitory neuron） inhibitory neuron（抑制性ニューロン） vs 末梢の興奮性神経終末）なために麻痺の向きが正反対になるという対比が、この菌を理解する最短経路になる。

微生物学的な特徴

グラム陽性桿菌gram-positive bacillus グラム陽性桿菌（gram-positive bacillus）gram-positive bacillus（グラム陽性桿菌） で鞭毛を持ち運動性がある。芽胞形成sporulation 芽胞形成（sporulation）sporulation（芽胞形成） グラム陽性桿菌 gram-positive bacillus グラム陽性桿菌（gram-positive bacillus） gram-positive bacillus（グラム陽性桿菌） に共通する性質（グラム陽性・偏性嫌気性obligate anaerobe偏性嫌気性（obligate anaerobe）obligate anaerobe（偏性嫌気性）・芽胞形成sporulation芽胞形成（sporulation）sporulation（芽胞形成））を持ち、偏性嫌気性obligate anaerobe偏性嫌気性（obligate anaerobe）obligate anaerobe（偏性嫌気性）という点で偏性好気性 obligate aerobe 偏性好気性（obligate aerobe） obligate aerobe（偏性好気性） のBacillus属と対照的——同じ「芽胞形成sporulation 芽胞形成（sporulation）sporulation（芽胞形成） グラム陽性桿菌 gram-positive bacillusグラム陽性桿菌（gram-positive bacillus） gram-positive bacillus（グラム陽性桿菌）」でもこの1点が両者の鑑別軸になる。

芽胞は菌体の末端に位置し、「太鼓のばち（drumstick）様」の特徴的な形態を呈する（C. botulinumの芽胞が中央〜端寄りなのとは位置が異なる）。

病原性の仕組み

1. 錆びた釘などの異物による刺創stab wound刺創（stab wound）stab wound（刺創）に伴い、C. tetaniの芽胞が創傷内に混入する
2. 芽胞が組織内（嫌気環境anaerobic environments嫌気環境（anaerobic environments）anaerobic environments（嫌気環境））に埋没し発芽する
3. 破傷風毒素tetanospasmin (tetanus toxin) 破傷風毒素（tetanospasmin (tetanus toxin)）tetanospasmin (tetanus toxin)（破傷風毒素） （テタノスパスミンtetanospasminテタノスパスミン（tetanospasmin）tetanospasmin（テタノスパスミン）、AB型神経毒素AB-type neurotoxinAB型神経毒素（AB-type neurotoxin）AB-type neurotoxin（AB型神経毒素））が産生・放出され、運動神経motor neuron 運動神経（motor neuron）motor neuron（運動神経） 軸索を通って逆行性軸索輸送retrograde axonal transport逆行性軸索輸送（retrograde axonal transport）retrograde axonal transport（逆行性軸索輸送）により脊髄に到達する
4. 毒素がSNAREタンパク質SNARE protein SNAREタンパク質（SNARE protein）SNARE protein（SNAREタンパク質） を切断し、神経終末からの神経伝達物質の開口放出 exocytosis 開口放出（exocytosis） exocytosis（開口放出） （エキソサイトーシスexocytosisエキソサイトーシス（exocytosis）exocytosis（エキソサイトーシス））を阻害する
5. SNARE切断は特にGABA・グリシンの放出（Renshaw細胞を含む抑制性介在ニューロン inhibitory interneuron 抑制性介在ニューロン（inhibitory interneuron） inhibitory interneuron（抑制性介在ニューロン） から）を阻害する——GABA・グリシンは本来、筋収縮を抑制する働きを持つため、その放出が止まると制御不能な筋収縮＝痙攣が生じる

flowchart TD
    A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='stab wound'>刺創</span>に C. tetani 芽胞が混入"] --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='anaerobic environments'>嫌気環境</span>の組織内で芽胞が発芽"]
    B --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='tetanospasmin (tetanus toxin)'>破傷風毒素</span>産生"]
    C --> D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='motor neuron'>運動神経</span>軸索を<span class='jp-term jp-term-diagram' title='retrograde axonal transport'>逆行性軸索輸送</span>で脊髄へ"]
    D --> E["SNARE タンパク質を切断"]
    E --> F["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='inhibitory neuron'>抑制性ニューロン</span>（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='gamma-aminobutyric acid'>GABA</span>・グリシン）の<br>神経伝達物質放出を阻害"]
    F --> G["筋収縮の『ブレーキ』が消失"]
    G --> H["持続的な<span class='jp-term jp-term-diagram' title='muscle cramps'>筋痙攣</span>＝<span class='jp-term jp-term-diagram' title='spastic paralysis'>痙性麻痺</span>"]

💡 なぜ「刺創stab wound刺創（stab wound）stab wound（刺創）」が破傷風のハイリスク要因なのか。 錆びた釘のような細く深い刺創 stab wound 刺創（stab wound） stab wound（刺創） は、創口wound slit 創口（wound slit）wound slit（創口） が小さく閉じやすい一方で創底 wound base (floor of the wound) 創底（wound base (floor of the wound)） wound base (floor of the wound)（創底） に組織壊死 tissue necrosis組織壊死（tissue necrosis） tissue necrosis（組織壊死）・低酸素状態を作りやすい——これが芽胞発芽に理想的な嫌気環境 anaerobic environments 嫌気環境（anaerobic environments） anaerobic environments（嫌気環境） になる。広く開放された切創 incised wound 切創（incised wound） incised wound（切創） よりも、むしろ「小さく深い」創傷の方が危険である。

⭐ 破傷風とボツリヌス症 botulism ボツリヌス症（botulism） botulism（ボツリヌス症） は同じ毒素の型（AB型・SNARE切断のZnメタロプロテアーゼ）で標的ニューロンが違うから麻痺の向きが逆になる。

感染経路と疫学

• 感染源：土壌、錆びた釘などの金属異物 metallic foreign body金属異物（metallic foreign body） metallic foreign body（金属異物）、動物・ヒト咬傷
• 伝播経路：刺創 stab wound 刺創（stab wound） stab wound（刺創） （穿通創penetration wound穿通創（penetration wound）penetration wound（穿通創））を通じた芽胞の混入——ヒト-ヒト感染はない
• ワクチン未接種者・高齢者（小児期以降のブースター booster (pharmacokinetic enhancer) ブースター（booster (pharmacokinetic enhancer)） booster (pharmacokinetic enhancer)（ブースター） 未接種）・薬物注射使用者・発展途上国での不衛生な分娩（新生児破傷風neonatal tetanus新生児破傷風（neonatal tetanus）neonatal tetanus（新生児破傷風）、臍帯断端からの感染）がハイリスク

起こす疾患

診断

• 臨床診断が主体：C. tetaniそのものが創部から分離されることは稀で、培養の診断的有用性は低い
• 刺創stab wound刺創（stab wound）stab wound（刺創）・受傷歴、ワクチン接種歴の聴取が重要

治療と予防

治療の柱は「①神経に未結合の毒素を中和する」「②毒素産生源（創部の菌）を除去する」「③既に結合した毒素による痙攣・自律神経症状を支持療法で抑える」の3つ。

1. 受動免疫（抗毒素antitoxin抗毒素（antitoxin）antitoxin（抗毒素））：抗毒素 antitoxin 抗毒素（antitoxin） antitoxin（抗毒素） を筋注または静注して血流中の未結合毒素を中和すると死亡率が改善する¹。神経終末に既に結合した毒素は中和できない——症状の消失は新たなシナプスの再生を待つほかない
   • ⚠️ 「TIGTIG（tetanus immune globulin） 250単位」は創傷後の予防の用量であって、発症例の治療量ではない。 米国では汚染創・重症創で接種歴が不十分な場合などに破傷風免疫グロブリンtetanus immunoglobulin (TIG) 破傷風免疫グロブリン（tetanus immunoglobulin (TIG)）tetanus immunoglobulin (TIG)（破傷風免疫グロブリン） 250単位を筋注する²。一方、発症した破傷風の治療では成人の投与量が500〜10,000 IUと施設間で大きく幅がある¹
   • 製剤も国により違う。ヒト破傷風免疫グロブリンhuman tetanus immunoglobulin (TIG) ヒト破傷風免疫グロブリン（human tetanus immunoglobulin (TIG)）human tetanus immunoglobulin (TIG)（ヒト破傷風免疫グロブリン） が歴史的に優先されてきたが高価で供給が不足しており、負担が大きく資源が限られる地域では馬由来抗毒素 antitoxin 抗毒素（antitoxin） antitoxin（抗毒素） が標準治療である（ベトナムの無作為化試験では死亡・人工呼吸期間・在室在院期間に差が無く、有害事象もどちらもまれだった）。英国はヒト破傷風免疫グロブリン human tetanus immunoglobulin (TIG) ヒト破傷風免疫グロブリン（human tetanus immunoglobulin (TIG)） human tetanus immunoglobulin (TIG)（ヒト破傷風免疫グロブリン） を未防御者の曝露後予防に取っておき、確定例confirmed 確定例（confirmed）confirmed（確定例） には静注用免疫グロブリン（体重50 kg未満で5000 IU相当、50 kg超で10,000 IU相当）を用いる¹
   • ⚠️ 馬由来抗毒素 antitoxin 抗毒素（antitoxin） antitoxin（抗毒素） は全量を先に入れない。 アナフィラキシー・血清病serum sickness 血清病（serum sickness）serum sickness（血清病） の危険があるため、筋注のテスト用量が陰性であることを確かめてから全量を投与する¹
2. 創部のデブリードマン debridementデブリードマン（debridement） debridement（デブリードマン）：芽胞・壊死組織を外科的に除去し嫌気環境 anaerobic environments 嫌気環境（anaerobic environments） anaerobic environments（嫌気環境） での毒素産生源を断つ。一見軽微に見える創でも必要で、同時に微生物学的検査の検体も得られる¹。古典的には創部操作で新たな毒素が血中へ出るのを避けるため抗毒素 antitoxin 抗毒素（antitoxin） antitoxin（抗毒素） の投与後に行うとされる
3. 抗菌薬：経腸または静注で7〜10日投与する¹
   • ⚠️ 「メトロニダゾールが第一選択、ペニシリンは不可」と覚えると行き過ぎになる。 両者を比べた研究は少なく、1985年の非盲検試験 open-label trial 非盲検試験（open-label trial） open-label trial（非盲検試験） ではメトロニダゾール群の死亡が有意に低かったが、後続の3研究では死亡・在院日数length of hospital stay在院日数（length of hospital stay）length of hospital stay（在院日数）・人工呼吸の必要性に差が出なかった。エビデンスはわずかにメトロニダゾールを支持するが、ペニシリンも有効で忍容性 tolerability 忍容性（tolerability） tolerability（忍容性） の良い代替である¹
   • 💡 ペニシリンがGABA作動性伝達に干渉しうるという点は、筋弛緩薬muscle relaxant 筋弛緩薬（muscle relaxant）muscle relaxant（筋弛緩薬） の必要量がメトロニダゾール群で少なかったという観察の理論上の説明として挙げられているにとどまる¹
   • ⚠️ 創傷後に「破傷風予防tetanus prophylaxis 破傷風予防（tetanus prophylaxis）tetanus prophylaxis（破傷風予防） のため」の抗菌薬（局所・全身とも）を出さない。 米国の指針は明確にこれを否定している²——抗菌薬は発症例の毒素産生源を断つための治療であって、予防手段ではない
4. 痙攣・筋強直myotonia 筋強直（myotonia）myotonia（筋強直） のコントロール：ベンゾジアゼピン系benzodiazepinesベンゾジアゼピン系（benzodiazepines）benzodiazepines（ベンゾジアゼピン系）が治療の要である。不十分なら筋弛緩薬 muscle relaxant 筋弛緩薬（muscle relaxant） muscle relaxant（筋弛緩薬） による神経筋遮断 neuromuscular blockade 神経筋遮断（neuromuscular blockade） neuromuscular blockade（神経筋遮断） に進むが、これは人工呼吸・鎮静下でのみ安全である¹
5. 自律神経障害autonomic dysfunction (neuropathy) 自律神経障害（autonomic dysfunction (neuropathy)）autonomic dysfunction (neuropathy)（自律神経障害） への対応：主柱は硫酸マグネシウムmagnesium sulfate, MgSO4硫酸マグネシウム（magnesium sulfate, MgSO4）magnesium sulfate, MgSO4（硫酸マグネシウム）の静注とオピオイドである¹
6. 能動免疫active immunization能動免疫（active immunization）active immunization（能動免疫）：破傷風は罹患しても免疫を獲得しないため、回復した全例に予防接種 Vaccination 予防接種（Vaccination） Vaccination（予防接種） の全コースが必要である¹
   • ⚠️ 年齢で使うワクチンが違う。 米国では7歳未満にDTaP（2か月・4か月・6か月・15〜18か月・4〜6歳の5回）、11〜12歳にTdapTdap（tetanus, diphtheria, acellular pertussis vaccine）を1回、成人は10年ごとの追加接種（Tdapを1回受けたあとはTdまたはTdap）である³。創傷時は、清潔で軽微な創なら最終接種から10年以上、それ以外の創なら5年以上で追加接種の適応になる²

• ⚠️ 嫌気性菌は通常アミノグリコシド系に感受性を示さない（自然耐性intrinsic resistance 自然耐性（intrinsic resistance）intrinsic resistance（自然耐性） であり、獲得耐性acquired resistance 獲得耐性（acquired resistance）acquired resistance（獲得耐性） ではない）。 EUCASTEUCAST（European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing）は嫌気性菌全体について、アズトレオナムaztreonamアズトレオナム（aztreonam）aztreonam（アズトレオナム）・アミノグリコシド系・ポリミキシンBpolymyxin BポリミキシンB（polymyxin B）polymyxin B（ポリミキシンB）/コリスチンcolistinコリスチン（colistin）colistin（コリスチン）・ナリジクス酸nalidixic acid ナリジクス酸（nalidixic acid）nalidixic acid（ナリジクス酸） に通常耐性だとしている⁴。アミノグリコシド系の取り込みが酸素依存 oxygen-dependent 酸素依存（oxygen-dependent） oxygen-dependent（酸素依存） 性の能動輸送に依存するため、嫌気環境anaerobic environments 嫌気環境（anaerobic environments）anaerobic environments（嫌気環境） で増殖するC. tetaniには無効——治療薬選択に迷う場面ではないが、機序として押さえておく

まとめ

• C. tetaniはグラム陽性・偏性嫌気性obligate anaerobe 偏性嫌気性（obligate anaerobe）obligate anaerobe（偏性嫌気性） の芽胞形成菌 spore-forming 芽胞形成菌（spore-forming） spore-forming（芽胞形成菌） で、末端の芽胞が「太鼓のばち様」の外観を呈する。偏性好気性obligate aerobe 偏性好気性（obligate aerobe）obligate aerobe（偏性好気性） のBacillus属との対比が鑑別軸。
• 錆びた釘などによる刺創 stab wound 刺創（stab wound） stab wound（刺創） から芽胞が侵入・発芽し、破傷風毒素tetanospasmin (tetanus toxin) 破傷風毒素（tetanospasmin (tetanus toxin)）tetanospasmin (tetanus toxin)（破傷風毒素） が逆行性軸索輸送 retrograde axonal transport 逆行性軸索輸送（retrograde axonal transport） retrograde axonal transport（逆行性軸索輸送） で脊髄に達しSNAREタンパク質 SNARE protein SNAREタンパク質（SNARE protein） SNARE protein（SNAREタンパク質） を切断する。
• 毒素の標的はGABA・グリシンを放出する抑制性ニューロンinhibitory neuron抑制性ニューロン（inhibitory neuron）inhibitory neuron（抑制性ニューロン）であり、「筋収縮のブレーキが外れる」ことで痙性麻痺 spastic paralysis 痙性麻痺（spastic paralysis） spastic paralysis（痙性麻痺） （痙笑Risus sardonicus痙笑（Risus sardonicus）Risus sardonicus（痙笑）・後弓反張opisthotonos後弓反張（opisthotonos）opisthotonos（後弓反張））が生じる。
• ⭐ ボツリヌス毒素botulinum toxinボツリヌス毒素（botulinum toxin）botulinum toxin（ボツリヌス毒素）と同じAB型・SNARE切断の酵素機構を持ちながら、標的が脊髄の抑制性ニューロン inhibitory neuron 抑制性ニューロン（inhibitory neuron） inhibitory neuron（抑制性ニューロン） （中枢）か神経筋接合部 neuromuscular junction (NMJ) 神経筋接合部（neuromuscular junction (NMJ)） neuromuscular junction (NMJ)（神経筋接合部） の興奮性神経終末（末梢）かで痙性麻痺spastic paralysis 痙性麻痺（spastic paralysis）spastic paralysis（痙性麻痺） と弛緩性麻痺 flaccid paralysis 弛緩性麻痺（flaccid paralysis） flaccid paralysis（弛緩性麻痺） という正反対の結果になる。
• 診断は主に臨床所見 clinical signs 臨床所見（clinical signs） clinical signs（臨床所見） に基づき、培養の有用性は低い。
• 治療は抗毒素antitoxin 抗毒素（antitoxin）antitoxin（抗毒素） による受動免疫＋デブリードマン debridement デブリードマン（debridement） debridement（デブリードマン） ＋抗菌薬7〜10日が柱で、痙攣はベンゾジアゼピン系 benzodiazepinesベンゾジアゼピン系（benzodiazepines） benzodiazepines（ベンゾジアゼピン系）、自律神経障害autonomic dysfunction (neuropathy) 自律神経障害（autonomic dysfunction (neuropathy)）autonomic dysfunction (neuropathy)（自律神経障害） は硫酸マグネシウム静注 intravenous magnesium sulfate 硫酸マグネシウム静注（intravenous magnesium sulfate） intravenous magnesium sulfate（硫酸マグネシウム静注） とオピオイドで抑える¹。抗菌薬はエビデンスがわずかにメトロニダゾールを支持するが、ペニシリンも有効な代替である¹。
• 罹患しても免疫は残らないため、回復後は予防接種 Vaccination 予防接種（Vaccination） Vaccination（予防接種） の全コースを行う。使うワクチンは年齢で異なり、米国では7歳未満がDTaP、11〜12歳がTdap、成人は10年ごとのTdまたはTdapである¹³。