Escherichia coli

🧠 全体像：大腸菌は「腸管の外に出たか、腸管の中で特殊な武器を獲得したか」という2つの異なる論理で臨床像が決まる。腸管の外（尿路・血液・髄膜）に迷い込むと、特別な病原因子 virulence factor 病原因子（virulence factor） virulence factor（病原因子） を持たない「ふつうの」株でも尿路感染症・敗血症・新生児髄膜炎neonatal meningitis 新生児髄膜炎（neonatal meningitis）neonatal meningitis（新生児髄膜炎） を起こす——これは場所の問題である。一方、腸管の中で下痢を起こすのは、プラスミドやファージ由来の毒素・接着因子adhesin 接着因子（adhesin）adhesin（接着因子） を獲得した5つの病原型だけであり、これは遺伝子の問題である。この2軸を分けて読めば、大腸菌の臨床像はすべて整理できる。

微生物学的な特徴

正常腸内フローラnormal intestinal flora (normal gut microbiota) 正常腸内フローラ（normal intestinal flora (normal gut microbiota)）normal intestinal flora (normal gut microbiota)（正常腸内フローラ） の一員で、腸内細菌科の中で最も基本的な同定対象になる。

⭐ インドール試験indole test インドール試験（indole test）indole test（インドール試験） 陽性は腸内細菌科内での位置づけを決める。 トリプトファナーゼtryptophanase トリプトファナーゼ（tryptophanase）tryptophanase（トリプトファナーゼ） によりトリプトファン tryptophan トリプトファン（tryptophan） tryptophan（トリプトファン） をインドール indole インドール（indole） indole（インドール） へ変換する反応で、乳糖発酵lactose fermentation 乳糖発酵（lactose fermentation）lactose fermentation（乳糖発酵） 陽性かつインドール indole インドール（indole） indole（インドール） 陽性という組み合わせは非運動性 nonmotile非運動性（nonmotile） nonmotile（非運動性）・インドールindole インドール（indole）indole（インドール） 陰性の肺炎桿菌Klebsiella pneumoniae肺炎桿菌（Klebsiella pneumoniae）Klebsiella pneumoniae（肺炎桿菌）との鑑別点になる。

病原性の仕組み

flowchart TD
    A["Escherichia coli"] --> B["腸管の外に出た場合<br>（病原性遺伝子を持たない株でも発症）"]
    A --> C["腸管の中で下痢を起こす場合<br>（病原性遺伝子を獲得した5型のみ）"]
    B --> D["UPEC<br>（P線毛・1型線毛で<span class='jp-term jp-term-diagram' title='urinary tract infection'>UTI</span>を起こす）"]
    B --> E["K1莢膜株<br>（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='neonatal meningitis'>新生児髄膜炎</span>）"]
    B --> F["LPS<span class='jp-term jp-term-diagram' title='endotoxin'>エンドトキシン</span><br>（敗血症）"]
    C --> G["ETEC・EHEC/STEC・EIEC・EPEC・EAEC<br>（プラスミド・ファージ由来の毒素/<span class='jp-term jp-term-diagram' title='adhesin'>接着因子</span>）"]

💡 UPEC（尿路病原性大腸菌uropathogenic E. coli尿路病原性大腸菌（uropathogenic E. coli）uropathogenic E. coli（尿路病原性大腸菌））は「特別な病原性大腸菌」ではなく「腸管フローラの延長」である。 P線毛（P血液型抗原 blood group antigen 血液型抗原（blood group antigen） blood group antigen（血液型抗原） に結合し腎盂まで上行できる）・1型線毛（膀胱上皮に接着）・溶血素haemolysin溶血素（haemolysin）haemolysin（溶血素）・アエロバクチンaerobactin アエロバクチン（aerobactin）aerobactin（アエロバクチン） などの因子を持つ株が尿道口から膀胱へ上行するだけで、UTIUTI（urinary tract infection）原因菌の第1位になる。腸管病原型のような特殊な毒素獲得は不要——「その場にいる」こと自体が病原性になる好例である。

大腸菌の腸管病原型は5つあり、いずれもプラスミドやファージにコードされた毒素・接着因子adhesin 接着因子（adhesin）adhesin（接着因子） を獲得している。

⚠️ EHEC/STEC感染に抗菌薬は原則使わない。 抗菌薬が菌を破壊する過程で志賀毒素様毒素 Shiga-like toxin 志賀毒素様毒素（Shiga-like toxin） Shiga-like toxin（志賀毒素様毒素） の放出をむしろ増やし、溶血性尿毒症症候群hemolytic uremic syndrome, HUS溶血性尿毒症症候群（hemolytic uremic syndrome, HUS）hemolytic uremic syndrome, HUS（溶血性尿毒症症候群）のリスクを高めると考えられている。17報1,896人のメタ解析 Meta-analysis メタ解析（Meta-analysis） Meta-analysis（メタ解析） では、全研究を含めたオッズ比 odds ratio, OR オッズ比（odds ratio, OR） odds ratio, OR（オッズ比） は1.33（95%CI 0.89〜1.99）で有意でなかったが、バイアスリスクrisk of bias バイアスリスク（risk of bias）risk of bias（バイアスリスク） が低くHUSHUS（hemolytic uremic syndrome）の定義が適切な研究に限るとオッズ比 odds ratio, OR オッズ比（odds ratio, OR） odds ratio, OR（オッズ比） 2.24（95%CI 1.45〜3.46）と有意に上昇し、STEC感染者への抗菌薬使用は推奨されないと結論 conclusion 結論（conclusion） conclusion（結論） されている²。IDSAIDSA（Infectious Diseases Society of America）も推奨35でSTEC O157およびShiga toxin 2産生STECへの抗菌薬回避を求めている³。血性下痢でEHEC/STECが疑われる場合、原因菌が確定するまで抗菌薬・止瀉薬antidiarrheal 止瀉薬（antidiarrheal）antidiarrheal（止瀉薬） のいずれも安易に開始しない。

💡 この「抗菌薬を避ける」ルールはSTEC限定であり、赤痢菌Shigella赤痢菌（Shigella）Shigella（赤痢菌）・EIECには広げない。 EIECを志賀赤痢菌Shigella dysenteriae志賀赤痢菌（Shigella dysenteriae）Shigella dysenteriae（志賀赤痢菌）と同一視して覚えると、そのまま「赤痢でも抗菌薬は危ない」と転用してしまいやすいが、IDSAが回避を求めているのは推奨35のSTECだけで、赤痢菌Shigella 赤痢菌（Shigella）Shigella（赤痢菌） によると推定される細菌性赤痢 bacillary dysentery (shigellosis) 細菌性赤痢（bacillary dysentery (shigellosis)） bacillary dysentery (shigellosis)（細菌性赤痢） はむしろ推奨30の「経験的抗菌薬を投与する明示的な例外」側に挙がっている³。詳細は赤痢を参照。

感染経路と疫学

• 腸管外感染は内因性感染 endogenous infection 内因性感染（endogenous infection） endogenous infection（内因性感染） が中心：自身の糞便フローラが尿道口・術創・カテーテルからバリアを越えて侵入する
• 腸管感染intestinal infection 腸管感染（intestinal infection）intestinal infection（腸管感染） は糞口感染：汚染食品 contaminated food汚染食品（contaminated food） contaminated food（汚染食品）・水（ETEC・EHEC/STEC）、ヒト-ヒト接触（EPEC・EIEC）で広がる
• 高リスク群：女性（尿道が短くUTIのリスクが高い）、新生児（K1莢膜株による髄膜炎）、肝硬変（特発性細菌性腹膜炎spontaneous bacterial peritonitis (SBP)特発性細菌性腹膜炎（spontaneous bacterial peritonitis (SBP)）spontaneous bacterial peritonitis (SBP)（特発性細菌性腹膜炎））、周産期（産褥敗血症puerperal sepsis産褥敗血症（puerperal sepsis）puerperal sepsis（産褥敗血症）・産褥感染puerperal infection産褥感染（puerperal infection）puerperal infection（産褥感染）・新生児敗血症neonatal sepsis新生児敗血症（neonatal sepsis）neonatal sepsis（新生児敗血症））

起こす疾患

診断

治療と予防

• 単純性膀胱炎uncomplicated cystitis単純性膀胱炎（uncomplicated cystitis）uncomplicated cystitis（単純性膀胱炎）：ニトロフラントインnitrofurantoinニトロフラントイン（nitrofurantoin）nitrofurantoin（ニトロフラントイン）、ホスホマイシンfosfomycinホスホマイシン（fosfomycin）fosfomycin（ホスホマイシン）、スルファメトキサゾール＋トリメトプリムsulfamethoxazole + trimethoprimスルファメトキサゾール＋トリメトプリム（sulfamethoxazole + trimethoprim）sulfamethoxazole + trimethoprim（スルファメトキサゾール＋トリメトプリム）（局所耐性率次第）が第一選択
• 腎盂腎炎・複雑性UTIcomplicated urinary tract infection複雑性UTI（complicated urinary tract infection）complicated urinary tract infection（複雑性UTI）・菌血症：シプロフロキサシンciprofloxacinシプロフロキサシン（ciprofloxacin）ciprofloxacin（シプロフロキサシン）などのフルオロキノロン系 fluoroquinoloneフルオロキノロン系（fluoroquinolone） fluoroquinolone（フルオロキノロン系）、セフトリアキソンなどの第3世代セファロスポリン third-generation cephalosporin第3世代セファロスポリン（third-generation cephalosporin） third-generation cephalosporin（第3世代セファロスポリン）
• 腹腔内感染intra-abdominal infection腹腔内感染（intra-abdominal infection）intra-abdominal infection（腹腔内感染）：嫌気性菌カバーを併用する

⚠️ ESBLESBL（extended-spectrum β-lactamase）産生株が急速に増えている。 プラスミド性の基質特異性拡張型βラクタマーゼ extended-spectrum beta-lactamase (ESBL) 基質特異性拡張型βラクタマーゼ（extended-spectrum beta-lactamase (ESBL)） extended-spectrum beta-lactamase (ESBL)（基質特異性拡張型βラクタマーゼ） （ESBL）はペニシリン・セファロスポリンを広く分解し、菌株間を伝達されやすい。ESBL産生が判明した場合はエルタペネムertapenemエルタペネム（ertapenem）ertapenem（エルタペネム）・メロペネムmeropenemメロペネム（meropenem）meropenem（メロペネム）などのカルバペネム系 carbapenems カルバペネム系（carbapenems） carbapenems（カルバペネム系） が第一選択に格上げされる。アンチバイオグラムantibiogram アンチバイオグラム（antibiogram）antibiogram（アンチバイオグラム） （感受性試験susceptibility test感受性試験（susceptibility test）susceptibility test（感受性試験））に基づく選択が必須で、さらに耐性が進んだカルバペネム耐性 carbapenem-resistant カルバペネム耐性（carbapenem-resistant） carbapenem-resistant（カルバペネム耐性） 株ではセフタジジム＋アビバクタムceftazidime + avibactamセフタジジム＋アビバクタム（ceftazidime + avibactam）ceftazidime + avibactam（セフタジジム＋アビバクタム）・セフィデロコルcefiderocolセフィデロコル（cefiderocol）cefiderocol（セフィデロコル）など新規薬剤が必要になる。

• EHEC/STECが疑われる血性下痢では抗菌薬を投与しない（前述）
• 予防はUTIでは十分な水分摂取・排尿習慣、EHEC/STECでは食肉の十分な加熱・生乳回避

まとめ

• 大腸菌は腸管外（UPECによるUTI・K1莢膜株による新生児髄膜炎 neonatal meningitis新生児髄膜炎（neonatal meningitis） neonatal meningitis（新生児髄膜炎）・敗血症）と腸管内（5つの病原型による下痢）で全く異なる病態を起こす。
• UPECは特殊な毒素を持たなくても内因性フローラとして尿路に達するだけでUTI原因菌第1位になる——「場所」の病原性。
• EHEC/STEC（O157:H7、志賀毒素様毒素Shiga-like toxin志賀毒素様毒素（Shiga-like toxin）Shiga-like toxin（志賀毒素様毒素）、ソルビトール非発酵sorbitol non-fermentingソルビトール非発酵（sorbitol non-fermenting）sorbitol non-fermenting（ソルビトール非発酵））は血性下痢からHUSに進展しうる。志賀毒素様毒素Shiga-like toxin 志賀毒素様毒素（Shiga-like toxin）Shiga-like toxin（志賀毒素様毒素） は28S rRNAのアデニン adenine アデニン（adenine） adenine（アデニン） 1個を脱プリン化 depurination 脱プリン化（depurination） depurination（脱プリン化） して60Sサブユニットを不活化する（赤痢菌Shigella 赤痢菌（Shigella）Shigella（赤痢菌） の志賀毒素 Shiga toxin 志賀毒素（Shiga toxin） Shiga toxin（志賀毒素） と同じ酵素活性）。⚠️抗菌薬は志賀毒素 Shiga toxin 志賀毒素（Shiga toxin） Shiga toxin（志賀毒素） 放出を増やしHUSリスクを高めるため原則使わない——ただしこれはSTEC限定のルールで、赤痢菌Shigella 赤痢菌（Shigella）Shigella（赤痢菌） には当てはまらない。
• ETEC（旅行者下痢症traveler's diarrhea旅行者下痢症（traveler's diarrhea）traveler's diarrhea（旅行者下痢症））・EPEC（乳児施設内感染）・EIEC（赤痢菌Shigella 赤痢菌（Shigella）Shigella（赤痢菌） 様、赤痢菌Shigella 赤痢菌（Shigella）Shigella（赤痢菌） 由来プラスミド）・EAEC（慢性化しやすい）が残る4病原型。
• 診断はEMB/MacConkey寒天MacConkey agar MacConkey寒天（MacConkey agar）MacConkey agar（MacConkey寒天） でのコロニー性状・インドールindole インドール（indole）indole（インドール） 陽性、EHEC/STECはSMAC培地での非発酵が鍵。
• 治療は単純性UTI uncomplicated urinary tract infection 単純性UTI（uncomplicated urinary tract infection） uncomplicated urinary tract infection（単純性UTI） にニトロフラントイン nitrofurantoinニトロフラントイン（nitrofurantoin） nitrofurantoin（ニトロフラントイン）・ホスホマイシンfosfomycinホスホマイシン（fosfomycin）fosfomycin（ホスホマイシン）、複雑例・腎盂腎炎にフルオロキノロン・第3世代セファロスポリンthird-generation cephalosporin第3世代セファロスポリン（third-generation cephalosporin）third-generation cephalosporin（第3世代セファロスポリン）。ESBL産生株の増加によりカルバペネム carbapenem カルバペネム（carbapenem） carbapenem（カルバペネム） への格上げが必要になる場面が増えている。