微生物学 · 5/16
嫌気性菌による感染の記載と診断
Description and diagnosis of infections caused by anaerobic bacteria
🧠 嫌気性菌感染の大半は「常在フローラnormal flora 常在フローラ(normal flora)normal flora(常在フローラ) が場所を間違えただけ」の内因性感染 endogenous infection 内因性感染(endogenous infection) endogenous infection(内因性感染) である。 口腔・消化管・女性生殖器female genital tract 女性生殖器(female genital tract)female genital tract(女性生殖器) などに常在する嫌気性菌は、外傷・手術・虚血などで組織が損傷し酸素分圧 partial pressure of oxygen 酸素分圧(partial pressure of oxygen) partial pressure of oxygen(酸素分圧) の低い環境ができると、その隙間から深部組織へ侵入する。したがって起因菌のリストは形態(桿菌/球菌)とグラム染色で整理でき、診断の最大の課題は「検体採取から培養まで一貫して酸素に触れさせない」という一点に尽きる。
flowchart TD
A["粘膜・皮膚の常在嫌気性フローラ"] --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='tissue injury'>組織損傷</span>・低酸素環境の形成<br>(外科的処置・咬傷・虚血など)"]
B --> C["常在部位から深部組織へ侵入"]
C --> D["嫌気性菌感染<br>(しばしば複数菌種の<span class='jp-term jp-term-diagram' title='mixed infection (polymicrobial infection)'>混合感染</span>)"]
基本形態別の分類と病原性
| 基本形態 | 属 | 病原性 |
|---|---|---|
| 桿菌・グラム陽性・芽胞形成sporulation芽胞形成(sporulation)sporulation(芽胞形成) | Clostridium属 | C. perfringens——ガス壊疽gas gangreneガス壊疽(gas gangrene)gas gangrene(ガス壊疽)/下痢。C. tetani——破傷風。C. botulinum——ボツリヌス症botulismボツリヌス症(botulism)botulism(ボツリヌス症) |
| 桿菌・グラム陽性・非芽胞形成non-spore-forming非芽胞形成(non-spore-forming)non-spore-forming(非芽胞形成) | Actinomyces(israelii)、Eubacterium | 放線菌症actinomycosis放線菌症(actinomycosis)actinomycosis(放線菌症)、女性生殖器female genital tract 女性生殖器(female genital tract)female genital tract(女性生殖器) 感染 |
| 桿菌・グラム陰性・非芽胞形成non-spore-forming非芽胞形成(non-spore-forming)non-spore-forming(非芽胞形成) | Bacteroides(例:fragilis) | 腹腔内感染intra-abdominal infection腹腔内感染(intra-abdominal infection)intra-abdominal infection(腹腔内感染)・女性生殖器female genital tract 女性生殖器(female genital tract)female genital tract(女性生殖器) 感染。病原性の中心であるB. fragilis自体はBacteroides属に留まるが、B. distasonisなどはParabacteroides属へ1、B. vulgatusなどはPhocaeicola属へ2近年再分類された |
| 桿菌・グラム陰性・非芽胞形成non-spore-forming非芽胞形成(non-spore-forming)non-spore-forming(非芽胞形成) | Fusobacterium、Prevotella | Bacteroidesと同様だがより低頻度 |
| 球菌・グラム陽性 | Peptostreptococcus(嫌気性レンサ球菌)——2001年の16S rDNA解析で大半の種がPeptoniphilus・Anaerococcus・Gallicola属へ再分類され、現在のPeptostreptococcus属はP. anaerobiusなどごく少数の種に限られる3 | 腹腔内感染intra-abdominal infection腹腔内感染(intra-abdominal infection)intra-abdominal infection(腹腔内感染)・女性生殖器female genital tract 女性生殖器(female genital tract)female genital tract(女性生殖器) 感染。しばしばBacteroidesと合併する |
| 球菌・グラム陰性 | Veillonella | 混合嫌気性感染で検出されるが、臨床的意義は不明 |
💡 嫌気性菌感染は単独犯より共犯が多い。 PeptostreptococcusはBacteroidesとしばしば合併して検出されるように、嫌気性菌感染の多くは複数菌種が絡み合う混合感染mixed infection (polymicrobial infection)混合感染(mixed infection (polymicrobial infection))mixed infection (polymicrobial infection)(混合感染)である——単一の起因菌を追い求めるより、「常在フローラnormal flora 常在フローラ(normal flora)normal flora(常在フローラ) がまるごと迷い込んだ」という前提で読むほうが実態に近い。嫌気性グラム陰性桿菌anaerobic gram-negative bacillus 嫌気性グラム陰性桿菌(anaerobic gram-negative bacillus)anaerobic gram-negative bacillus(嫌気性グラム陰性桿菌) の詳細は2/6、嫌気性球菌anaerobic cocci 嫌気性球菌(anaerobic cocci)anaerobic cocci(嫌気性球菌) の概説は2/3も参照。
診断
嫌気性菌培養に共通する原理は、検体採取から培養まで酸素との接触を断つことである。
| 手法 | 内容 |
|---|---|
| アネロステートanaerostatアネロステート(anaerostat)anaerostat(アネロステート) | 触媒でO₂を除去し、無酸素〜低酸素環境を作る培養容器 |
| ガスパック法Gas-pack jarガスパック法(Gas-pack jar)Gas-pack jar(ガスパック法) | 密閉容器内でガス発生剤がH₂・CO₂を発生させ、触媒がO₂と反応して除去する簡易嫌気培養 anaerobic culture 嫌気培養(anaerobic culture) anaerobic culture(嫌気培養) 法 |
| ハイアガーhigh agarハイアガー(high agar)high agar(ハイアガー) | 高さのある寒天培地の深部(酸素分圧partial pressure of oxygen 酸素分圧(partial pressure of oxygen)partial pressure of oxygen(酸素分圧) が低い層)で発育させる培養法 |
| 嫌気チャンバーanaerobic chamber嫌気チャンバー(anaerobic chamber)anaerobic chamber(嫌気チャンバー) | 内部を無酸素環境に保ったグローブボックスで、検体の処理・培養を一貫して行う |
⚠️ 検体は「採取した瞬間から酸素にさらさない」のが鉄則。 上記4手法はいずれも「酸素を遮断する」という同じ目的のための異なる実装であり、逆に言えば検体採取後に大気中に長時間放置すると偏性嫌気性菌 obligate anaerobes 偏性嫌気性菌(obligate anaerobes) obligate anaerobes(偏性嫌気性菌) は死滅し偽陰性となる——嫌気性培養が疑われる検体(膿瘍穿刺液abscess aspirate 膿瘍穿刺液(abscess aspirate)abscess aspirate(膿瘍穿刺液) など)は速やかに専用の嫌気輸送容器へ入れることが診断成功の前提になる。
💡 培養に数日を要していた嫌気性菌の同定は、MALDI-TOFMALDI-TOF(matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight)質量分析法 mass spectrometry 質量分析法(mass spectrometry) mass spectrometry(質量分析法) の普及で大きく迅速化された。 一方、かつて予測可能 predictable 予測可能(predictable) predictable(予測可能) だった嫌気性菌の薬剤感受性は近年βラクタム系・クリンダマイシンへの耐性が世界的に増加しており、Bacteroides fragilis groupではメトロニダゾール耐性のnim遺伝子やカルバペネマーゼ carbapenemase カルバペネマーゼ(carbapenemase) carbapenemase(カルバペネマーゼ) 遺伝子cfiAを持つ多剤耐性株による治療失敗 treatment failure 治療失敗(treatment failure) treatment failure(治療失敗) も報告されている——サーベイランス surveillance サーベイランス(surveillance) surveillance(サーベイランス) 目的でも感受性検査 susceptibility test 感受性検査(susceptibility test) susceptibility test(感受性検査) の重要性が増している4。
まとめ
- 嫌気性菌感染の多くは、常在フローラnormal flora 常在フローラ(normal flora)normal flora(常在フローラ) が組織損傷 tissue injury組織損傷(tissue injury) tissue injury(組織損傷)・低酸素環境をきっかけに深部組織へ侵入する内因性感染 endogenous infection 内因性感染(endogenous infection) endogenous infection(内因性感染) である。
- グラム陽性芽胞形成 sporulation 芽胞形成(sporulation) sporulation(芽胞形成) 桿菌の代表はClostridium属(C. perfringens=ガス壊疽 gas gangreneガス壊疽(gas gangrene) gas gangrene(ガス壊疽)・下痢、C. tetani=破傷風、C. botulinum=ボツリヌス症 botulismボツリヌス症(botulism) botulism(ボツリヌス症))。
- グラム陽性非芽胞形成 non-spore-forming 非芽胞形成(non-spore-forming) non-spore-forming(非芽胞形成) 桿菌はActinomyces(放線菌症actinomycosis放線菌症(actinomycosis)actinomycosis(放線菌症))・Eubacterium、グラム陰性非芽胞形成 non-spore-forming 非芽胞形成(non-spore-forming) non-spore-forming(非芽胞形成) 桿菌はBacteroides(腹腔内・女性生殖器female genital tract 女性生殖器(female genital tract)female genital tract(女性生殖器) 感染の中心。一部の種はParabacteroides・Phocaeicola属へ再分類済み)・Fusobacterium・Prevotella(同様だが低頻度)。
- 球菌ではグラム陽性のPeptostreptococcus(Bacteroides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) が多い。大半の種はPeptoniphilus・Anaerococcus・Gallicola属へ再分類済み)とグラム陰性のVeillonella(意義不明の混合感染 mixed infection (polymicrobial infection) 混合感染(mixed infection (polymicrobial infection)) mixed infection (polymicrobial infection)(混合感染) 菌)がある。
- 診断の核心は検体採取から培養まで酸素との接触を断つことで、アネロステートanaerostatアネロステート(anaerostat)anaerostat(アネロステート)・ガスパック法Gas-pack jarガスパック法(Gas-pack jar)Gas-pack jar(ガスパック法)・ハイアガーhigh agarハイアガー(high agar)high agar(ハイアガー)・嫌気チャンバーanaerobic chamber 嫌気チャンバー(anaerobic chamber)anaerobic chamber(嫌気チャンバー) がその実装手段となる。培養に頼る同定はMALDI-TOF質量分析法 mass spectrometry 質量分析法(mass spectrometry) mass spectrometry(質量分析法) で迅速化された一方、B. fragilis groupのメトロニダゾール耐性など感受性の変化にも注意が要る。
出典
- 1.Reclassification of Bacteroides distasonis, Bacteroides goldsteinii and Bacteroides merdae as Parabacteroides distasonis gen. nov., comb. nov., Parabacteroides goldsteinii comb. nov. and Parabacteroides merdae comb. nov.(International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology・2006)16S rRNA遺伝子解析により Bacteroides distasonis・B. goldsteinii・B. merdae は Bacteroides 属に含めるべきでないと判断され、新属 Parabacteroides として再分類された。B. fragilisなど病原性の中心を占める種はBacteroides属に留まる。閲覧 2026-08-26
- 2.Analysis of 1,000 Type-Strain Genomes Improves Taxonomic Classification of Bacteroidetes(Frontiers in Microbiology・2019)1,000株超の基準株ゲノムを用いた系統ゲノム解析により Bacteroides 属を含む複数の属が多系統であることが示され、Bacteroides vulgatus・B. dorei・B. massiliensis などが Phocaeicola 属へ新組み合わせとして移された。閲覧 2026-08-26
- 3.Proposal of the genera Anaerococcus gen. nov., Peptoniphilus gen. nov. and Gallicola gen. nov. for members of the genus Peptostreptococcus(International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology・2001)16S rDNA配列類似性に基づき Peptostreptococcus 属は3つの主要な系統群に分かれることが示され、Peptoniphilus属・Anaerococcus属・Gallicola属という3つの新属へ大半の種が再分類された。現在のPeptostreptococcus属はP. anaerobiusなどごく少数の種に限られる。閲覧 2026-08-26
- 4.Identification and Antimicrobial Susceptibility Testing of Anaerobic Bacteria: Rubik's Cube of Clinical Microbiology?(Antibiotics (Basel)・2017)MALDI-TOF質量分析法・全ゲノム解析(WGS)の導入により嫌気性菌の同定は大きく変わった。一方で嫌気性菌の薬剤感受性は近年βラクタム系・クリンダマイシンへの耐性が世界的に増加しており、Bacteroides fragilis groupではメトロニダゾール耐性のnim遺伝子やカルバペネマーゼ遺伝子cfiAを持つ多剤耐性株による治療失敗も報告されている。閲覧 2026-08-26