ボツリヌス菌とクロストリジオイデス・ディフィシル

🧠 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）は破傷風毒素の「鏡像」として読む。 どちらもAB型神経毒素 AB-type neurotoxin AB型神経毒素（AB-type neurotoxin） AB-type neurotoxin（AB型神経毒素） でSNARE（可溶性NSFNSF（nephrogenic systemic fibrosis）付着タンパク質受容体, Soluble NSF Attachment protein REceptor）タンパク質を切断するという同じ酵素活性を持つが、標的とする神経伝達物質とその作用点 target 作用点（target） target（作用点） が逆——破傷風毒素tetanospasmin (tetanus toxin)破傷風毒素（tetanospasmin (tetanus toxin)）tetanospasmin (tetanus toxin)（破傷風毒素）は脊髄の抑制性ニューロン（GABA＝ガンマアミノ酪酸, gamma-aminobutyric acid・グリシン）を止めて痙性麻痺 spastic paralysis 痙性麻痺（spastic paralysis） spastic paralysis（痙性麻痺） を起こすのに対し、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） は末梢の神経筋接合部 neuromuscular junction (NMJ) 神経筋接合部（neuromuscular junction (NMJ)） neuromuscular junction (NMJ)（神経筋接合部） で興奮性のアセチルコリン放出そのものを止めるため弛緩性麻痺 flaccid paralysis 弛緩性麻痺（flaccid paralysis） flaccid paralysis（弛緩性麻痺） になる。一方、同じ回でまとめて扱うC. difficileは全く別の話——毒素で神経を狙うのではなく、A毒素・B毒素で腸管上皮 intestinal epithelium 腸管上皮（intestinal epithelium） intestinal epithelium（腸管上皮） を直接破壊する菌であり、しかも自然界の菌というより抗菌薬による腸内フローラ enteric microbiota 腸内フローラ（enteric microbiota） enteric microbiota（腸内フローラ） 破壊の産物として発症する点が対照的である。

ボツリヌス菌

形態・生化学的性状

Clostridium属に共通する性質（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））を持つ。

病原性因子

• 宿主・感染源：土壌、埃
• 伝播経路：不適切な缶詰・瓶詰食品や蜂蜜（芽胞が生存可能 viable 生存可能（viable） viable（生存可能） な環境）の摂食、あるいは感染創傷（外傷）
• 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）は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）——易熱性heat-labile易熱性（heat-labile）heat-labile（易熱性）（60℃・10分の加熱で失活する）。ただしCDCCDC（Centers for Disease Control and Prevention）が示す失活条件は85℃・5分以上であり¹、講義で示された60℃・10分より高い温度・条件を要する点に注意する（芽胞のほうは毒素よりはるかに耐熱性 heat resistance (thermotolerance) 耐熱性（heat resistance (thermotolerance)） heat resistance (thermotolerance)（耐熱性） で、通常の調理では死滅しない）

発症までの機序

1. 芽胞が発芽して産生された毒素が腸管から吸収され、血流に乗って末梢神経系peripheral nervous system (PNS)末梢神経系（peripheral nervous system (PNS)）peripheral nervous system (PNS)（末梢神経系）へ運ばれる（血液脳関門を通過できないため中枢神経系には到達しない）
2. PNSでプロテアーゼとして働き、SNAREタンパク質SNARE protein SNAREタンパク質（SNARE protein）SNARE protein（SNAREタンパク質） を切断して運動神経 motor neuron 運動神経（motor neuron） motor neuron（運動神経） 終末からのアセチルコリン放出を阻害する→可逆性の弛緩性麻痺 flaccid paralysis弛緩性麻痺（flaccid paralysis） flaccid paralysis（弛緩性麻痺）

flowchart TD
  A["芽胞由来の<span class='jp-term jp-term-diagram' title='botulinum toxin'>ボツリヌス毒素</span>（AB型）"] --> B["腸管から吸収され血流へ"]
  B --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='peripheral nervous system (PNS)'>末梢神経系</span>（PNS）に到達<br>（血液脳関門は通過できない）"]
  C --> D["SNARE タンパク質を切断"]
  D --> E["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='motor neuron'>運動神経</span>終末からの<br>アセチルコリン放出を阻害"]
  E --> F["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='flaccid paralysis'>弛緩性麻痺</span>（可逆性）"]

臨床像：ボツリヌス症

💡 病型は3つではない——「腸管に菌が定着する型」は乳児だけではない。 CDCの2021年診療ガイドラインは曝露経路 route of exposure 曝露経路（route of exposure） route of exposure（曝露経路） を、①毒素そのものを食べる食餌性、②創部に菌が定着する創傷、③腸管に菌が定着する型（乳児ボツリヌス症infantile botulism 乳児ボツリヌス症（infantile botulism）infantile botulism（乳児ボツリヌス症） と、成人腸管定着型 intestinal colonization form 腸管定着型（intestinal colonization form） intestinal colonization form（腸管定着型） ボツリヌス症 botulismボツリヌス症（botulism） botulism（ボツリヌス症））、④美容・治療目的therapeutic aim 治療目的（therapeutic aim）therapeutic aim（治療目的） の高濃度注射による医原性、の4系統に整理している（加えて意図的 intentional 意図的（intentional） intentional（意図的） な食品汚染やエアロゾル aerosol エアロゾル（aerosol） aerosol（エアロゾル） 化によるバイオテロ bioterrorism バイオテロ（bioterrorism） bioterrorism（バイオテロ） も想定される）³。成人腸管定着型 intestinal colonization form 腸管定着型（intestinal colonization form） intestinal colonization form（腸管定着型） は、腸管手術後・炎症性腸疾患inflammatory bowel disease, IBD炎症性腸疾患（inflammatory bowel disease, IBD）inflammatory bowel disease, IBD（炎症性腸疾患）・抗菌薬使用などで腸内フローラ enteric microbiota 腸内フローラ（enteric microbiota） enteric microbiota（腸内フローラ） が乱れた成人に起こる稀な病型で、乳児ボツリヌス症infantile botulism 乳児ボツリヌス症（infantile botulism）infantile botulism（乳児ボツリヌス症） と同じ「生体内in vivo 生体内（in vivo）in vivo（生体内） 毒素産生」の機序をとる。神経症状は曝露経路 route of exposure 曝露経路（route of exposure） route of exposure（曝露経路） によらずほぼ同一である。

⚠️ 乳児に蜂蜜を与えてはいけない理由。 蜂蜜にはC. botulinumの芽胞が混入しうる。成人の腸内では正常フローラが芽胞の発芽・定着を抑えるが、1歳未満の乳児は腸内フローラ enteric microbiota 腸内フローラ（enteric microbiota） enteric microbiota（腸内フローラ） が未成熟なため芽胞が発芽・定着し、腸管内で毒素産生が起こる（乳児ボツリヌス症infantile botulism乳児ボツリヌス症（infantile botulism）infantile botulism（乳児ボツリヌス症））——このため1歳未満児への蜂蜜投与は禁忌とされる。ただし蜂蜜は乳児ボツリヌス症 infantile botulism 乳児ボツリヌス症（infantile botulism） infantile botulism（乳児ボツリヌス症） の芽胞源の一部（約20%）にすぎず、大半の症例では感染源が特定されない（土壌・粉塵dust 粉塵（dust）dust（粉塵） など環境由来が推定される）²。蜂蜜が特筆されるのは、数少ない「特定でき、避けられる」食餌性の供給源だからである。

診断・治療

破傷風とボツリヌスの対比

同じ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）・同じSNARE切断という酵素機構を持ちながら、作用点target 作用点（target）target（作用点） が異なるために正反対の麻痺型を呈する好対照である。

ディフィシル（クロストリジオイデス・ディフィシル）

分類上は現在クロストリジオイデス属Clostridioidesクロストリジオイデス属（Clostridioides）Clostridioides（クロストリジオイデス属）に再分類されているが、臨床では従来通り「C. difficile」と呼ばれることが多い。改称は2016年（Lawson ら）で、16S rRNA遺伝子rRNA gene rRNA遺伝子（rRNA gene）rRNA gene（rRNA遺伝子） 系統では本菌が Clostridium sensu stricto から大きく離れた Peptostreptococcaceae に属することが根拠になった——属名だけが変わり、種小名specific epithet種小名（specific epithet）specific epithet（種小名） difficile はそのまま残ったため略記「C. difficile」が通用し続けている⁴。旧名 Clostridium difficile も試験・実習では問われうるので捨てない。

形態・生化学的性状

病原性因子

• 院内感染としての下痢症——医療従事者の不十分な手指衛生 hand hygiene手指衛生（hand hygiene） hand hygiene（手指衛生）により伝播
• 芽胞は患者間で容易に伝播し、治療後も再発しやすい（芽胞が残存するため）
• 通常は正常腸内フローラ 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） に競合排除されているが、抗菌薬投与により正常フローラが一掃されると異常増殖するリスクが高まる

2つの主要な外毒素

💡 「A毒素＝水様性下痢、B毒素＝偽膜 pseudomembrane偽膜（pseudomembrane） pseudomembrane（偽膜）」という分担は古典的な説明である。 A毒素とB毒素はアミノ酸配列 amino-acid sequence アミノ酸配列（amino-acid sequence） amino-acid sequence（アミノ酸配列） の約半分が共通し、同じ仕組み（Rhoタンパク質の不活化）で上皮を壊す。病態形成への関わり方の違いには結論 conclusion 結論（conclusion） conclusion（結論） が出ておらず、臨床的に確かなのはB毒素だけでも病気を起こせるという点である。アクチンに直接働くのはA・B毒素ではなくバイナリー毒素 Binary toxin バイナリー毒素（Binary toxin） Binary toxin（バイナリー毒素） のほうである⁵。

flowchart TD
  A["抗菌薬投与により<span class='jp-term jp-term-diagram' title='normal intestinal flora (normal gut microbiota)'>正常腸内フローラ</span>が一掃"] --> B["C. difficile が異常増殖"]
  B --> C["A毒素・B毒素が上皮細胞に取り込まれる"]
  C --> D["Rhoタンパク質が不活化され<br>細胞骨格が崩れる"]
  D --> E["上皮細胞の傷害・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='tight junction'>密着結合</span>の破綻"]
  E --> F["炎症・体液分泌<br>水様性下痢"]
  E --> G["壊死物と黄灰色の滲出物が粘膜を覆う<br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='pseudomembrane formation'>偽膜形成</span>"]
  F --> H["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='pseudomembranous colitis'>偽膜性大腸炎</span>"]
  G --> H

臨床像

• 水様性下痢→重症化すると大腸炎を伴う
• 偽膜性大腸炎pseudomembranous colitis偽膜性大腸炎（pseudomembranous colitis）pseudomembranous colitis（偽膜性大腸炎）——大腸粘膜 colonic mucosa 大腸粘膜（colonic mucosa） colonic mucosa（大腸粘膜） を黄灰色の偽膜 pseudomembrane 偽膜（pseudomembrane） pseudomembrane（偽膜） が覆う
• 乳児は定着率が高いのにほとんど発症しない。A毒素が結合する腸管上皮 intestinal epithelium 腸管上皮（intestinal epithelium） intestinal epithelium（腸管上皮） の受容体が十分に発現していないためと考えられているが、十分には解明されていない⁵

診断

⚠️ 「トキシン単独」でも「NAAT単独」でもない。 CDICDI（Clostridioides difficile infection）の有病率 prevalence 有病率（prevalence） prevalence（有病率） が低い集団では、どの単独検査も陽性的中率 positive predictive value 陽性的中率（positive predictive value） positive predictive value（陽性的中率） が足りない。NAAT（PCRPCR, polymerase chain reaction）だけで判定すると毒素を出していない無症候性保菌 asymptomatic carriage 無症候性保菌（asymptomatic carriage） asymptomatic carriage（無症候性保菌） 者まで陽性になり、トキシンEIAだけで判定すると感度不足で見落とす。そのため感度の高い検査（GDH EIA または NAAT）でふるい、トキシンA/B EIAで遊離毒素の有無を確認する2段階にする。GDH／NAATが陽性でトキシンEIAが陰性という「不一致」の検体は、検査では白黒がつかず、CDIか無症候性保菌 asymptomatic carriage 無症候性保菌（asymptomatic carriage） asymptomatic carriage（無症候性保菌） かを臨床像で判断するしかない⁶。

治療・予防

• 原因抗菌薬（例：クリンダマイシン）の中止——クリンダマイシンはC. difficile感染症の代表的な誘因薬であり、治療薬ではない点に注意
• ⚠️ 初発治療の第一選択は国によって違う。
  • 米国（IDSAIDSA（Infectious Diseases Society of America）/SHEASHEA（Society for Healthcare Epidemiology of America） 2021年焦点改訂）：フィダキソマイシンfidaxomicinフィダキソマイシン（fidaxomicin）fidaxomicin（フィダキソマイシン）を標準的な経口バンコマイシンより優先し（条件付き推奨）、バンコマイシンは許容できる代替とする。再発例にもフィダキソマイシン fidaxomicin フィダキソマイシン（fidaxomicin） fidaxomicin（フィダキソマイシン） を優先する⁷
  • 欧州（ESCMIDESCMID（European Society of Clinical Microbiology and Infectious Diseases） 2021年改訂）：フィダキソマイシン fidaxomicin フィダキソマイシン（fidaxomicin） fidaxomicin（フィダキソマイシン） を初発・初回再発に望ましい薬とし、フィダキソマイシンfidaxomicin フィダキソマイシン（fidaxomicin）fidaxomicin（フィダキソマイシン） かバンコマイシンが使える状況ではメトロニダゾールを推奨しない⁸
  • 日本（日本化学療法学会・日本感染症学会 2022）：非重症の初発はメトロニダゾール500 mg 1日3回10日間が第一選択（強い推奨）で、再発リスクがあればフィダキソマイシン fidaxomicinフィダキソマイシン（fidaxomicin） fidaxomicin（フィダキソマイシン）。重症はバンコマイシン125 mg 1日4回またはフィダキソマイシン fidaxomicinフィダキソマイシン（fidaxomicin） fidaxomicin（フィダキソマイシン）。再発にはフィダキソマイシン fidaxomicin フィダキソマイシン（fidaxomicin） fidaxomicin（フィダキソマイシン） またはバンコマイシン⁵
  • 劇症型（イレウス・ショック・中毒性巨大結腸症toxic megacolon中毒性巨大結腸症（toxic megacolon）toxic megacolon（中毒性巨大結腸症））では、米国・日本とも高用量バンコマイシン（経口／経管、必要に応じ注腸）に静注メトロニダゾールを併用する⁹⁵
• 多回再発例では糞便移植fecal transplantation糞便移植（fecal transplantation）fecal transplantation（糞便移植）、直近6ヶ月以内の再発や高リスク例では抗体製剤ベズロトクスマブbezlotoxumabベズロトクスマブ（bezlotoxumab）bezlotoxumab（ベズロトクスマブ）の併用が海外の指針に挙がる（ESCMID 2021年版は2回目以降の再発に対し、標準治療の抗菌薬に加えて糞便移植 fecal transplantation 糞便移植（fecal transplantation） fecal transplantation（糞便移植） またはベズロトクスマブ bezlotoxumab ベズロトクスマブ（bezlotoxumab） bezlotoxumab（ベズロトクスマブ） を優先するとしている⁸）。⚠️ 日本ではベズロトクスマブ bezlotoxumab ベズロトクスマブ（bezlotoxumab） bezlotoxumab（ベズロトクスマブ） （ジーンプラバ muleラバ（mule） mule（ラバ））は販売中止となり、2024年4月以降は保険請求できない¹⁰
  • 💡 FMTFMT（fecal microbiota transplantation）は「ドナー便の移植」から「承認された医薬品」へ移りつつある。 米国では fecal microbiota, live-jslm（REBYOTA）が標準治療の抗菌薬終了後の再発性CDI予防を適応として承認された最初の単回投与型・広域コンソーシアム型生菌製剤で、697例の第3相前向き観察研究 prospective observational study 前向き観察研究（prospective observational study） prospective observational study（前向き観察研究） では8週時点の治療成功率 treatment success rate 治療成功率（treatment success rate） treatment success rate（治療成功率） 73.8%、成功例の6か月持続奏効率 response rate 奏効率（response rate） response rate（奏効率） 91.0%、重篤な有害事象3.9%が報告されている¹¹
• 予防：徹底した手指衛生 hand hygiene 手指衛生（hand hygiene） hand hygiene（手指衛生） （アルコール手指消毒だけでは芽胞を除去できず石鹸と流水が必要）、患者の接触予防策 contact precautions接触予防策（contact precautions） contact precautions（接触予防策）・隔離

まとめ

• C. botulinumはボツリヌス毒素 botulinum toxin ボツリヌス毒素（botulinum toxin） botulinum toxin（ボツリヌス毒素） （AB型、SNARE切断）によりアセチルコリン放出を阻害し弛緩性・下行性麻痺descending paralysis下行性麻痺（descending paralysis）descending paralysis（下行性麻痺）を起こす——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） を止めて痙性麻痺 spastic paralysis 痙性麻痺（spastic paralysis） spastic paralysis（痙性麻痺） を起こす破傷風毒素 tetanospasmin (tetanus toxin) 破傷風毒素（tetanospasmin (tetanus toxin)） tetanospasmin (tetanus toxin)（破傷風毒素） とは作用点 target 作用点（target） target（作用点） が対照的。
• ボツリヌス症botulism ボツリヌス症（botulism）botulism（ボツリヌス症） は成人型（缶詰食品中の既成毒素 S. aureus既成毒素（S. aureus） S. aureus（既成毒素）、毒血症toxemia毒血症（toxemia）toxemia（毒血症））・乳児型（蜂蜜由来の芽胞、腸管内毒素産生、フロッピーベビー症候群floppy baby syndromeフロッピーベビー症候群（floppy baby syndrome）floppy baby syndrome（フロッピーベビー症候群））・創傷型の3病型に分かれる——CDCの整理ではこれに成人腸管定着型 intestinal colonization form腸管定着型（intestinal colonization form） intestinal colonization form（腸管定着型）と医原性（高濃度注射）が加わる³。
• C. difficileは抗菌薬による正常腸内フローラ 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） の破壊を契機に異常増殖する院内感染菌。A毒素とB毒素はどちらもRhoタンパク質を不活化して上皮を壊し、B毒素だけでも発症しうる（「A＝下痢、B＝偽膜 pseudomembrane偽膜（pseudomembrane） pseudomembrane（偽膜）」は古典的な説明）。無症候性の定着は乳児で高く、成人でも入院・長期介護施設で高くなる。
• C. difficile感染症の治療の第一歩は原因抗菌薬（クリンダマイシンなど）の中止であり、その上で、米国・欧州ではフィダキソマイシン fidaxomicin フィダキソマイシン（fidaxomicin） fidaxomicin（フィダキソマイシン） （代替は経口バンコマイシン oral vancomycin経口バンコマイシン（oral vancomycin） oral vancomycin（経口バンコマイシン））を投与し、メトロニダゾールは他剤が使えない場合の代替に後退 retraction 後退（retraction） retraction（後退） した⁸。日本は非重症の初発にメトロニダゾールを第一選択として残している⁵。難治・多回再発例では糞便移植 fecal transplantation 糞便移植（fecal transplantation） fecal transplantation（糞便移植） （または承認された生菌製剤）を行う。
• 診断はいずれも菌体でなく毒素そのものの検出（ボツリヌスはマウス接種試験 mouse inoculation assayマウス接種試験（mouse inoculation assay） mouse inoculation assay（マウス接種試験）、C. difficileはELISAELISA（enzyme-linked immunosorbent assay）/PCR）が中心となる点が共通する——ただしC. difficileはトキシン単独でもNAAT単独でもなく、GDH／NAATでふるってトキシンEIAで確認する2段階アルゴリズムが標準である⁶。