大腸菌

🧠 大腸菌は「どこにいるか」で病気の起こし方が根本的に変わる菌として読む。 腸管の中にいる限りは正常フローラだが、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「無害な」株でもUTIUTI（urinary tract infection）・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（＝場所の問題）。一方、腸管の中で下痢を起こすのは、特別な病原遺伝子（プラスミド・ファージ由来の毒素や接着因子 adhesin接着因子（adhesin） adhesin（接着因子））を獲得した5つの特殊な病原型だけである（＝遺伝子の問題）。この「場所 vs 遺伝子」という2つの異なる論理を分けて読めば、E. coliの臨床像はすべて整理できる。

形態・生化学的性状

💡 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） 陽性の意味。 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、E. coliを他の腸内細菌科と鑑別する基本的な生化学的指標の一つ。

病原性因子

• 内因性または外因性の糞便が食品を汚染する、あるいは直接体内へ侵入することで感染が成立する
• 病原性を持つ型（例：K1・K100抗原）は重篤な感染症を引き起こす

💡 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） （UPEC）は「特殊な毒素を獲得した株」ではない。 腸管外感染の主役である UPEC は、腸管病原型のようなプラスミド／ファージ由来の毒素を持たない。P線毛（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）・鉄取り込み系（アエロバクチンaerobactinアエロバクチン（aerobactin）aerobactin（アエロバクチン））といった定着に有利な因子を持つ腸内フローラ enteric microbiota 腸内フローラ（enteric microbiota） enteric microbiota（腸内フローラ） 株が尿道口から上行するだけで、UTI原因菌の第1位になる——冒頭の「場所の問題」がそのまま当てはまる。

臨床像①：腸管外感染症

腸管の外に出た「非病原性apathogenic非病原性（apathogenic）apathogenic（非病原性）」型のE. coliが起こす感染症である。

臨床像②：腸管感染症——5つの病原性大腸菌

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） はいずれもグラム陰性桿菌で、病原因子virulence factor 病原因子（virulence factor）virulence factor（病原因子） はプラスミドや他の腸管病原菌由来のファージにコードされる。共通する臨床像は重度の下痢である。

💡 「5つ」は暗記用の切り方で、現在の総説は6つ＋新顔で数える。 主要な病原型は EPEC・STEC（うち EHEC）・Shigella/EIEC・EAEC・DAEC（びまん性接着性大腸菌）・ETEC の6つとされ、さらに新しい病原型として AIEC（接着侵入性大腸菌、クローン病Crohn disease, CD クローン病（Crohn disease, CD）Crohn disease, CD（クローン病） との関連が議論されている）が加わっている²。下の表にない DAEC は小児の遷延性水様性下痢に関わるが確立した検出マーカーが無く、講義では省かれることが多い。また同じ総説は Shigella と EIEC を1つの病原型としてまとめている——赤痢菌 Shigella 赤痢菌（Shigella） Shigella（赤痢菌） のページ（2/12）の「遺伝学的には同一種に近い」という話と表裏一体である。

⚠️ EHEC感染に対する抗菌薬投与は議論がある。 一部の抗菌薬は細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） の放出を増やし、HUSHUS（hemolytic uremic syndrome）のリスクを高める可能性が指摘されている——EHECが疑われる血性下痢では、原因菌の確定前に安易に抗菌薬を開始しない判断が重要になる。

⭐ 「議論がある」の中身——方法論の質が高い研究に絞ると、リスク上昇は有意である。 17報1,896人を含むメタ解析 Meta-analysis メタ解析（Meta-analysis） Meta-analysis（メタ解析） では、全研究を含めた解析ではオッズ比 odds ratio, OR オッズ比（odds ratio, OR） odds ratio, OR（オッズ比） 1.33（95%CI 0.89〜1.99、I²=42%）で有意ではない。ところがバイアスリスク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HUS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、I²=0%）と有意に上昇し、異質性heterogeneity 異質性（heterogeneity）heterogeneity（異質性） も消える。著者はこれを根拠に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） している⁴。「議論がある」と書かれるのは前者の数字が独り歩きするからで、臨床判断としては「STECを疑う血性下痢に経験的抗菌薬を投与しない」で確定していると理解してよい。

⚠️ この「抗菌薬を避ける」ルールはSTEC限定で、Shigella/EIEC には広げない。 上の表と総説は Shigella と EIEC を1つの病原型としてまとめるが、治療方針treatment strategy 治療方針（treatment strategy）treatment strategy（治療方針） まで同じにはならない。 IDSAIDSA（Infectious Diseases Society of America）が抗菌薬の回避を求めているのは推奨35のSTEC O157およびShiga toxin 2産生STECだけであり、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） の免疫正常な有症状者は、逆に推奨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⁵。「志賀毒素Shiga toxin 志賀毒素（Shiga toxin）Shiga toxin（志賀毒素） が出るから抗菌薬は危ない」という一般化は成り立たない——詳細は赤痢菌Shigella 赤痢菌（Shigella）Shigella（赤痢菌） 属（2/12）と赤痢を参照。

⚠️ 用語：EHEC ⊂ STEC。O157だけを探すと取り逃す。 志賀毒素stx 志賀毒素（stx）stx（志賀毒素） 遺伝子を持つ大腸菌の総称が STEC（志賀毒素産生大腸菌Shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC)志賀毒素産生大腸菌（Shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC)）Shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC)（志賀毒素産生大腸菌））で、そのうち出血性大腸炎・HUSというヒトの病像を起こすものを EHEC と呼ぶ——EHECはSTECの部分集合である²。実務上重要なのは次の3点。

• 非O157が増えている。 米国農務省は O157:H7 に加えて O26・O45・O103・O111・O121・O145（「Big 6」）を重症例に多い非O157 STEC として規制 Regulation 規制（Regulation） Regulation（規制） 対象に加えた。非O157の分布は地域により異なる
• SMAC培地はO157を狙い撃ちする検査なので、非O157は無色にならず素通りする。 さらにソルビトールsorbitol ソルビトール（sorbitol）sorbitol（ソルビトール） を発酵する O157:NM も存在し、SMACで見逃されうる。だから確実な検出には志賀毒素Shiga toxin 志賀毒素（Shiga toxin）Shiga toxin（志賀毒素） そのもの（毒素の免疫学的検出、または stx1/stx2 のPCRPCR（polymerase chain reaction））を見に行く
• 病原型は固定ではない。 2011年にドイツで大規模 genome mutation 大規模（genome mutation） genome mutation（大規模） アウトブレイク outbreak アウトブレイク（outbreak） outbreak（アウトブレイク） を起こした O104:H4 は、EHECではなく stx2 を獲得した EAEC だった——凝集接着で腸に居座りながら志賀毒素 Shiga toxin 志賀毒素（Shiga toxin） Shiga toxin（志賀毒素） を出すという組み合わせで、HUSが多発した

flowchart TD
  A["E. coli"] --> B["腸管の外に出た場合<br>（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='apathogenic'>非病原性</span>型でも発症）"]
  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["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='urinary tract infection'>UTI</span>（#1原因菌）→膀胱炎→腎盂腎炎"]
  B --> E["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='neonatal meningitis'>新生児髄膜炎</span>（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='K antigen'>K抗原</span>陽性株）"]
  B --> F["敗血症（LPS<span class='jp-term jp-term-diagram' title='endotoxin'>エンドトキシン</span>）"]
  C --> G["ETEC・EHEC・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>）"]

診断

治療

• しばしば薬剤耐性 antimicrobial resistance, AMR 薬剤耐性（antimicrobial resistance, AMR） antimicrobial resistance, AMR（薬剤耐性） を示す——ESBL（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）、extended-spectrum beta-lactamase）がプラスミド性（伝達されやすい）または染色体性に存在する

⚠️ ESBL産生大腸菌は「院内の菌」ではなくなった——市中で拡がっている。 2008年に3大陸で同時に見つかったクローン群 ST131 は、いまや世界の腸管外病原性大腸菌（ExPEC）の中で最優勢の系統であり、CTX-M-15 型ESBLを産生する報告が多く、ほぼ全株がフルオロキノロン耐性 fluoroquinolone resistanceフルオロキノロン耐性（fluoroquinolone resistance） fluoroquinolone resistance（フルオロキノロン耐性）である⁷。ST131 は市中・院内の双方で感染を起こす真の病原体とみなされている。つまり「入院歴のない外来のUTI患者だからESBLは無いだろう」という前提は成り立たず、セファロスポリンもキノロンも同時に外れうる——これが本文の「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） による感受性確認が必須」の実質的な理由である。

• ペニシリン・セファロスポリンに耐性を示すことが多い
• 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） （ディスク拡散法disk diffusion methodディスク拡散法（disk diffusion method）disk diffusion method（ディスク拡散法））による感受性確認が必須
• 支持療法（重度の下痢では輸液による水分補給 hydration 水分補給（hydration） hydration（水分補給） など）
• 複雑例では：βラクタム＋βラクタマーゼ阻害薬 beta-lactamase inhibitorβラクタマーゼ阻害薬（beta-lactamase inhibitor） beta-lactamase inhibitor（βラクタマーゼ阻害薬）、カルバペネムcarbapenemカルバペネム（carbapenem）carbapenem（カルバペネム）、フルオロキノロン、アミノグリコシド、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） を使用

まとめ

• E. coliはグラム陰性桿菌で正常腸内フローラ 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） の一員だが、腸管外（UTI・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。
• 腸管外感染は「場所」の問題（apathogenic株でも腸管外に出れば発症）、腸管内感染は「病原遺伝子」の問題（プラスミド・ファージ由来の毒素・接着因子adhesin 接着因子（adhesin）adhesin（接着因子） を獲得した株のみ）という軸で整理する。
• 5つの腸管病原型はETEC（LT/ST毒素、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））、EHEC（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）、O157:H7、血性下痢とHUS、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））、EIEC（赤痢菌Shigella 赤痢菌（Shigella）Shigella（赤痢菌） 様の細胞侵入 cell entry細胞侵入（cell entry） cell entry（細胞侵入））、EPEC（Intimin/Tir、新生児施設内感染）、EAEC（慢性の水様性下痢）に分かれる。
• 診断はEMB寒天・MacConkey寒天MacConkey agar MacConkey寒天（MacConkey agar）MacConkey agar（MacConkey寒天） でのコロニー性状とインドール試験 indole test インドール試験（indole test） indole test（インドール試験） 陽性が特徴的。
• 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） と同じ標的・同じ酵素活性）。リボソームやrRNA鎖を切断するのではない。
• 治療はESBLなどによる耐性化が多く、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） に基づく選択が必須。EHECでは抗菌薬投与が志賀毒素様毒素 Shiga-like toxin 志賀毒素様毒素（Shiga-like toxin） Shiga-like toxin（志賀毒素様毒素） の放出を増やしHUSリスクを高めうる点に注意する（ただしこれはSTEC限定のルールで、Shigella/EIEC には広げない）。