Microbe Atlas · 細菌

Escherichia coli

大腸菌

分類: 腸内細菌科 / EnterobacteriaceaeEscherichia
性状: Gram陰性 (G−)桿菌 Bacilli通性嫌気性 Facultative
科目: Medical Microbiology
トピック: 2/11: Escherichia coli 5/1: Bacteria causing skin and wound infections (list) and their diagnosis 5/2: Bacteria causing abdominal infections (peritonitis, cholecystitis, cholangitis) (list) and their diagnosis
原因となる疾患: Caroli病 Fournier壊疽化膿性関節炎（敗血症性関節炎）壊死性腸炎肝硬変急性腎盂腎炎・腎膿瘍急性胆管炎急性虫垂炎菌血症憩室症・憩室炎骨髄炎細菌性急性胃腸炎細菌性髄膜炎産褥敗血症・産褥感染自然流産常染色体優性多発性嚢胞腎常染色体劣性多発性嚢胞腎新生児敗血症精巣上体炎・精巣炎前立腺炎胆石症腸腰筋膿瘍特発性細菌性腹膜炎尿路感染症敗血症表皮嚢腫腹膜炎・消化管穿孔溶血性尿毒症症候群良性肛門疾患（痔核・裂肛・痔瘻・肛門周囲膿瘍）
作用する薬剤: アズトレオナムイミペネムシラスタチンエラバサイクリンエルタペネムオフロキサシンゲンタマイシンシプロフロキサシンスルファメトキサゾール＋トリメトプリムセファゾリンセファレキシンセフィキシムセフィデロコルセフェピムセフォキシチンセフォタキシムセフォペラゾンセフタジジムセフタジジム＋アビバクタムセフトリアキソンセフトロザン＋タゾバクタムセフメタゾールチゲサイクリントブラマイシンドリペネムニトロフラントインネオマイシンネチルマイシンノルフロキサシンピブメシリナムピペラシリンホスホマイシンメロペネムリファキシミン

🧠 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。

項目	内容
運動性	周毛性鞭毛peritrichous flagella周毛性鞭毛（peritrichous flagella）peritrichous flagella（周毛性鞭毛）で運動性あり——H抗原H antigenH抗原（H antigen）H antigen（H抗原）（約55種類、血清型別serotyping血清型別（serotyping）serotyping（血清型別）に使用）
莢膜	K抗原K antigenK抗原（K antigen）K antigen（K抗原）——新生児髄膜炎neonatal meningitis新生児髄膜炎（neonatal meningitis）neonatal meningitis（新生児髄膜炎）の起因株はK1抗原を持つ
線毛（フィンブリエfimbriaeフィンブリエ（fimbriae）fimbriae（フィンブリエ））	尿路上皮urothelium尿路上皮（urothelium）urothelium（尿路上皮）・腸上皮intestinal epithelium腸上皮（intestinal epithelium）intestinal epithelium（腸上皮）への接着を担う。病原型ごとに異なる線毛を持つ
生化学的性状	乳糖発酵lactose fermentation乳糖発酵（lactose fermentation）lactose fermentation（乳糖発酵）陽性・カタラーゼ陽性catalase-positiveカタラーゼ陽性（catalase-positive）catalase-positive（カタラーゼ陽性）・グルコース陽性・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。ウレアーゼ・オキシダーゼ・H₂S産生はいずれも陰性
培養所見	EMB寒天培地eosin methylene blue agarEMB寒天培地（eosin methylene blue agar）eosin methylene blue agar（EMB寒天培地）で緑色〜濃青色の金属光沢コロニーcolonies with metallic sheen金属光沢コロニー（colonies with metallic sheen）colonies with metallic sheen（金属光沢コロニー）、MacConkey寒天MacConkey agarMacConkey寒天（MacConkey agar）MacConkey agar（MacConkey寒天）培地でピンク色pinkピンク色（pink）pink（ピンク色）コロニー（いずれも急速な乳糖発酵lactose fermentation乳糖発酵（lactose fermentation）lactose fermentation（乳糖発酵）を反映）

⭐ 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UTI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、UTI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。

病原型	略称	伝播経路	機序	臨床像
腸管毒素原性大腸菌Enterotoxigenic E. coli腸管毒素原性大腸菌（Enterotoxigenic E. coli）Enterotoxigenic E. coli（腸管毒素原性大腸菌）	ETEC	汚染食品contaminated food汚染食品（contaminated food）contaminated food（汚染食品）・水	易熱性毒素heat-labile toxin, LT易熱性毒素（heat-labile toxin, LT）heat-labile toxin, LT（易熱性毒素）（LT）がcAMP上昇、耐熱性毒素heat-stable toxin, ST耐熱性毒素（heat-stable toxin, ST）heat-stable toxin, ST（耐熱性毒素）（ST）がcGMP上昇——いずれも水・イオン分泌を促す	発展途上国での旅行者下痢症traveler's diarrhea旅行者下痢症（traveler's diarrhea）traveler's diarrhea（旅行者下痢症）の主因、重度の水様性下痢
腸管出血性大腸菌Enterohemorrhagic E. coli腸管出血性大腸菌（Enterohemorrhagic E. coli）Enterohemorrhagic E. coli（腸管出血性大腸菌）	EHEC/STEC	加熱不十分な牛肉・牛乳cow's milk牛乳（cow's milk）cow's milk（牛乳）	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）（ベロ毒素verotoxinベロ毒素（verotoxin）verotoxin（ベロ毒素））がリボソーム60Sサブユニットを阻害。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）（SMAC培地で鑑別）。O157:H7が代表	無発熱の血性下痢。10歳未満で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）を起こしうる
腸管侵入性大腸菌Enteroinvasive E. coli腸管侵入性大腸菌（Enteroinvasive E. coli）Enteroinvasive E. coli（腸管侵入性大腸菌）	EIEC	接触感染contact transmission接触感染（contact transmission）contact transmission（接触感染）	志賀赤痢菌Shigella赤痢菌（Shigella）Shigella（赤痢菌）由来のプラスミドを完全に獲得し大腸上皮intestinal epithelium腸上皮（intestinal epithelium）intestinal epithelium（腸上皮）へ侵入・破壊する	赤痢様疾患dysentery赤痢様疾患（dysentery）dysentery（赤痢様疾患）——粘液・発熱を伴う重度の水様性下痢
腸管病原性大腸菌Enteropathogenic E. coli腸管病原性大腸菌（Enteropathogenic E. coli）Enteropathogenic E. coli（腸管病原性大腸菌）	EPEC	集団感染（保育施設・高齢者施設）	Intimin/Tir複合体で小腸上皮intestinal epithelium腸上皮（intestinal epithelium）intestinal epithelium（腸上皮）に接着	乳児（1歳未満）の水様性下痢、施設内アウトブレイクoutbreakアウトブレイク（outbreak）outbreak（アウトブレイク）
腸管凝集性大腸菌Enteroaggregative E. coli腸管凝集性大腸菌（Enteroaggregative E. coli）Enteroaggregative E. coli（腸管凝集性大腸菌）	EAEC	—	線毛で小腸上皮intestinal epithelium腸上皮（intestinal epithelium）intestinal epithelium（腸上皮）に凝集接着し細胞傷害性毒素を放出	水様性下痢が慢性化（14日超）しやすい。小児・発展途上国に多い

⚠️ 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）のリスクを高める可能性が指摘されている。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。

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
腸管感染は糞口fecal-oral糞口（fecal-oral）fecal-oral（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

型	疾患	押さえどころ
腸管外	尿路感染症	UPECによるUTI原因菌の第1位。上行して急性腎盂腎炎Acute Pyelonephritis急性腎盂腎炎（Acute Pyelonephritis）Acute Pyelonephritis（急性腎盂腎炎）・腎膿瘍renal abscess腎膿瘍（renal abscess）renal abscess（腎膿瘍）に至る
腸管外	細菌性髄膜炎bacterial meningitis細菌性髄膜炎（bacterial meningitis）bacterial meningitis（細菌性髄膜炎）	K1莢膜株のみが起こす新生児髄膜炎neonatal meningitis新生児髄膜炎（neonatal meningitis）neonatal meningitis（新生児髄膜炎）の代表菌
腸管外	新生児敗血症neonatal sepsis新生児敗血症（neonatal sepsis）neonatal sepsis（新生児敗血症）・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）	LPSエンドトキシンendotoxinエンドトキシン（endotoxin）endotoxin（エンドトキシン）による
腸管外	急性胆管炎acute cholangitis急性胆管炎（acute cholangitis）acute cholangitis（急性胆管炎）・胆石症cholelithiasis胆石症（cholelithiasis）cholelithiasis（胆石症）	腸管からの逆行性感染retrograde infection逆行性感染（retrograde infection）retrograde infection（逆行性感染）。嫌気性菌との混合感染mixed infection (polymicrobial infection)混合感染（mixed infection (polymicrobial infection)）mixed infection (polymicrobial infection)（混合感染）になりやすい
腸管外	腹膜炎・消化管穿孔・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）	穿孔（虫垂炎・憩室炎diverticulitis憩室炎（diverticulitis）diverticulitis（憩室炎））または肝硬変を背景に発症
腸管外	前立腺炎・精巣上体炎epididymitis精巣上体炎（epididymitis）epididymitis（精巣上体炎）・精巣炎Orchitis精巣炎（Orchitis）Orchitis（精巣炎）	尿路感染の波及
腸管ETEC腸管（ETEC）ETEC（腸管）	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）	発展途上国への渡航歴
腸管EHEC/STEC腸管（EHEC/STEC）EHEC/STEC（腸管）	出血性大腸炎→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）	⚠️抗菌薬を避ける
腸管（EIEC・EPEC・EAEC）	細菌性急性胃腸炎acute infectious (bacterial) gastroenteritis細菌性急性胃腸炎（acute infectious (bacterial) gastroenteritis）acute infectious (bacterial) gastroenteritis（細菌性急性胃腸炎）	病型ごとに対象年齢・地域が異なる

診断

検査	所見
EMB寒天培地eosin methylene blue agarEMB寒天培地（eosin methylene blue agar）eosin methylene blue agar（EMB寒天培地）	緑色〜濃青色の金属光沢コロニーcolonies with metallic sheen金属光沢コロニー（colonies with metallic sheen）colonies with metallic sheen（金属光沢コロニー）
MacConkey寒天MacConkey agarMacConkey寒天（MacConkey agar）MacConkey agar（MacConkey寒天）培地	ピンク色pinkピンク色（pink）pink（ピンク色）コロニー（乳糖発酵lactose fermentation乳糖発酵（lactose fermentation）lactose fermentation（乳糖発酵）陽性）
ソルビトールsorbitolソルビトール（sorbitol）sorbitol（ソルビトール）MacConkey（SMAC）培地	EHEC/STEC（O157:H7）は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）——無色コロニーで他の大腸菌（ピンク）と鑑別
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
検体	腸管外感染は尿・膿・血液・髄液、腸管感染は便
血清型別serotyping血清型別（serotyping）serotyping（血清型別）	O157:H7などのO抗原O antigen (somatic antigen)O抗原（O antigen (somatic antigen)）O antigen (somatic antigen)（O抗原）・H抗原H antigenH抗原（H antigen）H antigen（H抗原）による型別、志賀毒素Shiga toxin志賀毒素（Shiga toxin）Shiga toxin（志賀毒素）の免疫学的検査・PCR

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

⚠️ ESBL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。⚠️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。
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 agarMacConkey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UTIuncomplicated 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。