Medical Microbiology · 2/25

ガス壊疽クロストリジウム

Gas-gangrene clostridia

応用トピック: 軟部組織感染症と陰圧閉鎖療法

🧠 ガス壊疽gas gangreneガス壊疽（gas gangrene）gas gangrene（ガス壊疽）菌は「酸素を締め出す壊死組織を自分で作り出す」菌として読む。 芽胞は嫌気環境anaerobic environments嫌気環境（anaerobic environments）anaerobic environments（嫌気環境）でしか発芽できないが、いったん発芽するとアルファ毒素alpha toxinアルファ毒素（alpha toxin）alpha toxin（アルファ毒素）（レシチナーゼlecithinaseレシチナーゼ（lecithinase）lecithinase（レシチナーゼ））が細胞膜を破壊して血球・血管内皮を壊死させる——これがさらに酸素の乏しい壊死組織を広げ、菌にとって好都合な嫌気環境anaerobic environments嫌気環境（anaerobic environments）anaerobic environments（嫌気環境）を自己増幅させる悪循環を生む。「毒素産生→組織破壊→さらに嫌気的anaerobic嫌気的（anaerobic）anaerobic（嫌気的）→さらに増殖」という正のフィードバックこそがガス壊疽gas gangreneガス壊疽（gas gangrene）gas gangrene（ガス壊疽）が急速に進行する理由であり、外科的デブリードマンsurgical debridement外科的デブリードマン（surgical debridement）surgical debridement（外科的デブリードマン）が治療の要となる根拠でもある。

Clostridium属の共通性状

Clostridium属（ガス壊疽菌Clostridium perfringensガス壊疽菌（Clostridium perfringens）Clostridium perfringens（ガス壊疽菌）・破傷風菌・ボツリヌス菌Clostridium botulinumボツリヌス菌（Clostridium botulinum）Clostridium botulinum（ボツリヌス菌）・ディフィシルClostridium difficileディフィシル（Clostridium difficile）Clostridium difficile（ディフィシル）菌を含む）に共通する性質は以下の3点であり、本ノート以降の破傷風菌・ボツリヌス菌Clostridium botulinumボツリヌス菌（Clostridium botulinum）Clostridium botulinum（ボツリヌス菌）・C. difficileでも繰り返し前提となる。

グラム陽性桿菌gram-positive bacillusグラム陽性桿菌（gram-positive bacillus）gram-positive bacillus（グラム陽性桿菌）
偏性嫌気性菌obligate anaerobes偏性嫌気性菌（obligate anaerobes）obligate anaerobes（偏性嫌気性菌）——酸素存在下では発育できない
芽胞形成菌spore-forming芽胞形成菌（spore-forming）spore-forming（芽胞形成菌）——土壌・環境中で長期生存する芽胞を作り、嫌気環境anaerobic environments嫌気環境（anaerobic environments）anaerobic environments（嫌気環境）（創傷内の壊死組織など）で発芽して毒素を産生する
病原性の中心は外毒素による——菌体そのものの侵襲性よりも、産生する毒素の種類が臨床像を決定する

💡 なぜ嫌気性菌が「創傷感染」を起こすのか。 Clostridium属の芽胞は皮膚常在菌ではなく土壌・埃に由来する。外傷（挫滅crush挫滅（crush）crush（挫滅）創、汚染創）で組織の血流が途絶え酸素分圧partial pressure of oxygen酸素分圧（partial pressure of oxygen）partial pressure of oxygen（酸素分圧）が下がると、芽胞が発芽できる嫌気的anaerobic嫌気的（anaerobic）anaerobic（嫌気的）な微小環境が生まれる——だからこそ「深い挫滅crush挫滅（crush）crush（挫滅）創」「壊死組織の残存」がClostridium感染の共通リスク因子になる。

Clostridium perfringens（ウェルシュ菌）

形態・生化学的性状

項目	内容
形態	グラム陽性桿菌gram-positive bacillusグラム陽性桿菌（gram-positive bacillus）gram-positive bacillus（グラム陽性桿菌）（短く太い形態）
生息地	土壌——ヒトの正常腸内フローラ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）の一員でもある
発育条件	偏性嫌気性obligate anaerobe偏性嫌気性（obligate anaerobe）obligate anaerobe（偏性嫌気性）
芽胞	卵形の芽胞が菌体中央よりやや端寄り（subterminal）に位置
莢膜	あり
ガス産生	CO₂、H₂S、CH₄を産生（ガス壊疽gas gangreneガス壊疽（gas gangrene）gas gangrene（ガス壊疽）の「ガス」の由来）
侵襲酵素	コラゲナーゼcollagenaseコラゲナーゼ（collagenase）collagenase（コラゲナーゼ）、ヒアルロニダーゼhyaluronidaseヒアルロニダーゼ（hyaluronidase）hyaluronidase（ヒアルロニダーゼ）、DNA分解酵素、リパーゼ、プロテアーゼ——組織への侵入を助ける

病原性因子：毒素

毒素	機序	効果
アルファ毒素alpha toxinアルファ毒素（alpha toxin）alpha toxin（アルファ毒素）（α-toxin、レシチナーゼlecithinaseレシチナーゼ（lecithinase）lecithinase（レシチナーゼ））	細胞膜のリン脂質二重層phospholipid bilayerリン脂質二重層（phospholipid bilayer）phospholipid bilayer（リン脂質二重層）を分解	赤血球・血小板・白血球・血管内皮細胞vascular endothelial cell血管内皮細胞（vascular endothelial cell）vascular endothelial cell（血管内皮細胞）を傷害→大量溶血・組織破壊・肝毒性
ベータ毒素beta toxinベータ毒素（beta toxin）beta toxin（ベータ毒素）	壊死誘導活性	摂食された場合、腸管に作用（壊死性腸炎necrotizing enterocolitis, NEC壊死性腸炎（necrotizing enterocolitis, NEC）necrotizing enterocolitis, NEC（壊死性腸炎）の原因）
イプシロン毒素epsilon toxinイプシロン毒素（epsilon toxin）epsilon toxin（イプシロン毒素）（ε-toxin、エンテロトキシンenterotoxinエンテロトキシン（enterotoxin）enterotoxin（エンテロトキシン））	腸管内で産生	消化管の血管透過性vascular permeability血管透過性（vascular permeability）vascular permeability（血管透過性）を亢進
イオタ毒素iota toxinイオタ毒素（iota toxin）iota toxin（イオタ毒素）（ι-toxin）	壊死誘導活性	消化管の血管透過性亢進increased vascular permeability血管透過性亢進（increased vascular permeability）increased vascular permeability（血管透過性亢進）＋壊死

flowchart TD
  A["創傷（土壌・便で汚染）"] --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='anaerobic'>嫌気条件</span>下で芽胞が発芽<br>（潜伏1〜3日）"]
  B --> C["栄養型菌が<span class='jp-term jp-term-diagram' title='alpha toxin'>アルファ毒素</span><br>（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='lecithinase'>レシチナーゼ</span>）を産生"]
  C --> D["細胞<span class='jp-term jp-term-diagram' title='membrane phospholipid'>膜リン脂質</span><span class='jp-term jp-term-diagram' title='bilayer'>二重層</span>を破壊"]
  D --> E["赤血球・血小板・白血球・<br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='vascular endothelial cell'>血管内皮細胞</span>の傷害"]
  E --> F["大量溶血・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='tissue necrosis'>組織壊死</span>・肝毒性"]
  F --> G["壊死組織が広がりさらに<span class='jp-term jp-term-diagram' title='anaerobic'>嫌気的</span>環境に<br>（正のフィードバック）"]

臨床像

ガス壊疽gas gangreneガス壊疽（gas gangrene）gas gangrene（ガス壊疽）（クロストリジウム性clostridialクロストリジウム性（clostridial）clostridial（クロストリジウム性）筋壊死）

土壌または糞便で汚染された創傷から発症
急性・増悪する創部痛、（ガスによる浮腫で）緊満engorgement (turgor)緊満（engorgement (turgor)）engorgement (turgor)（緊満）した組織、壊死
全身症状：発熱、頻脈、発汗過多、蒼白（急速に進行）

食中毒food poisoning食中毒（food poisoning）food poisoning（食中毒）（A型菌によるエンテロトキシンenterotoxinエンテロトキシン（enterotoxin）enterotoxin（エンテロトキシン）食中毒food poisoning食中毒（food poisoning）food poisoning（食中毒））

C. perfringensは食肉・鶏肉の代表的な汚染菌である。芽胞形成sporulation芽胞形成（sporulation）sporulation（芽胞形成）により調理時の加熱に耐えて生存し、食品の冷却過程で発芽、16〜52℃で保存されると栄養型が増殖する。十分な再加熱なしに供されると生きた栄養型菌が摂食され、腸管内でエンテロトキシンenterotoxinエンテロトキシン（enterotoxin）enterotoxin（エンテロトキシン）を産生する。

再加熱不十分な肉料理から、芽胞が摂食され高濃度に増殖
潜伏期は8〜24時間とやや長い（芽胞が発芽するまでの時間）
腸管内でのエンテロトキシンenterotoxinエンテロトキシン（enterotoxin）enterotoxin（エンテロトキシン）産生により自然軽快する非炎症性の水様性下痢（発症後約24時間で軽快）
診断：糞便検体からのエンテロトキシンenterotoxinエンテロトキシン（enterotoxin）enterotoxin（エンテロトキシン）検出／原因食品1gあたり10⁵個以上の菌数bacterial count (colony count)菌数（bacterial count (colony count)）bacterial count (colony count)（菌数）、または発症者便から10⁶個/g以上の菌数bacterial count (colony count)菌数（bacterial count (colony count)）bacterial count (colony count)（菌数）培養

壊死性腸炎necrotizing enterocolitis, NEC壊死性腸炎（necrotizing enterocolitis, NEC）necrotizing enterocolitis, NEC（壊死性腸炎）（Necrotizing enteritis、C型菌によるベータ毒素beta toxinベータ毒素（beta toxin）beta toxin（ベータ毒素））

潜伏期8〜12時間、主に豚肉が汚染源
空腸の壊死性病変、血性下痢、腹膜炎、ショック——致死率が高い
診断：糞便検体からの毒素検出toxin detection毒素検出（toxin detection）toxin detection（毒素検出）

診断

検査	所見
血液寒天培地	α・β溶血の二重溶血帯double zone of hemolysis二重溶血帯（double zone of hemolysis）double zone of hemolysis（二重溶血帯）が特徴的
検体	膿、壊死組織、血液
ナグラー培地Nagler's mediumナグラー培地（Nagler's medium）Nagler's medium（ナグラー培地）	抗アルファ毒素alpha toxinアルファ毒素（alpha toxin）alpha toxin（アルファ毒素）血清を含む卵黄培地egg yolk agar卵黄培地（egg yolk agar）egg yolk agar（卵黄培地）——レシチナーゼlecithinaseレシチナーゼ（lecithinase）lecithinase（レシチナーゼ）活性の有無で判定

治療・予防

迅速な外科的デブリードマンsurgical debridement外科的デブリードマン（surgical debridement）surgical debridement（外科的デブリードマン）（壊死組織の除去）
ペニシリンGbenzylpenicillinペニシリンG（benzylpenicillin）benzylpenicillin（ペニシリンG）（静注、高用量）
切断術または高気圧酸素療法hyperbaric oxygen therapy (HBOT)高気圧酸素療法（hyperbaric oxygen therapy (HBOT)）hyperbaric oxygen therapy (HBOT)（高気圧酸素療法）
予防：創傷の適切な外科的管理により嫌気環境anaerobic environments嫌気環境（anaerobic environments）anaerobic environments（嫌気環境）の形成を防ぐ

その他のガス壊疽関連クロストリジウム属

菌種	特徴	毒素・臨床像
Clostridium novyi	周毛性鞭毛peritrichous flagella周毛性鞭毛（peritrichous flagella）peritrichous flagella（周毛性鞭毛）を持ち運動性あり。A・B（病原性）・C（非病原性apathogenic非病原性（apathogenic）apathogenic（非病原性））の3型に分類	α・β・δ・ε毒素（溶血性・壊死性）、ホスホリパーゼphospholipaseホスホリパーゼ（phospholipase）phospholipase（ホスホリパーゼ）・リパーゼ産生。毒血症toxemia毒血症（toxemia）toxemia（毒血症）を起こす
Clostridium septicum	周毛性鞭毛peritrichous flagella周毛性鞭毛（peritrichous flagella）peritrichous flagella（周毛性鞭毛）を持ち運動性あり。大腸腫瘍large intestine tumors大腸腫瘍（large intestine tumors）large intestine tumors（大腸腫瘍）との関連が知られる	α毒素（壊死性・溶血性）。血液培養で診断。壊死性筋膜炎necrotizing fasciitis壊死性筋膜炎（necrotizing fasciitis）necrotizing fasciitis（壊死性筋膜炎）を起こす
Clostridium histolyticum	他の細菌との混合感染mixed infection (polymicrobial infection)混合感染（mixed infection (polymicrobial infection)）mixed infection (polymicrobial infection)（混合感染）としてガス壊疽gas gangreneガス壊疽（gas gangrene）gas gangrene（ガス壊疽）に関与することが多い	—
Clostridium sordellii	婦人科感染症との関連が最多	菌血症、敗血症、重症の中毒性ショック症候群toxic shock syndrome中毒性ショック症候群（toxic shock syndrome）toxic shock syndrome（中毒性ショック症候群）を起こしうる

まとめ

Clostridium属はグラム陽性・偏性嫌気性obligate anaerobe偏性嫌気性（obligate anaerobe）obligate anaerobe（偏性嫌気性）・芽胞形成菌spore-forming芽胞形成菌（spore-forming）spore-forming（芽胞形成菌）の総称で、病原性は菌体そのものより産生する外毒素の種類で決まる——この3性質は破傷風菌・ボツリヌス菌Clostridium botulinumボツリヌス菌（Clostridium botulinum）Clostridium botulinum（ボツリヌス菌）・C. difficileにも共通する。
C. perfringensはアルファ毒素alpha toxinアルファ毒素（alpha toxin）alpha toxin（アルファ毒素）（レシチナーゼlecithinaseレシチナーゼ（lecithinase）lecithinase（レシチナーゼ））により細胞膜を破壊し、ガス壊疽gas gangreneガス壊疽（gas gangrene）gas gangrene（ガス壊疽）（急速進行する筋壊死＋ガス産生）を起こす。診断は血液寒天培地の二重溶血帯double zone of hemolysis二重溶血帯（double zone of hemolysis）double zone of hemolysis（二重溶血帯）とナグラー培地Nagler's mediumナグラー培地（Nagler's medium）Nagler's medium（ナグラー培地）でのレシチナーゼlecithinaseレシチナーゼ（lecithinase）lecithinase（レシチナーゼ）活性。
C. perfringensは食中毒food poisoning食中毒（food poisoning）food poisoning（食中毒）（A型、短い潜伏期、自然軽快する水様性下痢）と壊死性腸炎necrotizing enterocolitis, NEC壊死性腸炎（necrotizing enterocolitis, NEC）necrotizing enterocolitis, NEC（壊死性腸炎）（C型、ベータ毒素beta toxinベータ毒素（beta toxin）beta toxin（ベータ毒素）、高致死率）という毒素型intoxication毒素型（intoxication）intoxication（毒素型）が異なる2つの消化管疾患も起こす。
治療の要は迅速な外科的デブリードマンsurgical debridement外科的デブリードマン（surgical debridement）surgical debridement（外科的デブリードマン）とペニシリンGbenzylpenicillinペニシリンG（benzylpenicillin）benzylpenicillin（ペニシリンG）高用量——嫌気環境anaerobic environments嫌気環境（anaerobic environments）anaerobic environments（嫌気環境）を除去しない限り薬物療法だけでは制御できない。
他のガス壊疽gas gangreneガス壊疽（gas gangrene）gas gangrene（ガス壊疽）関連クロストリジウム（C. novyi、C. septicum、C. histolyticum、C. sordellii）はそれぞれ毒血症toxemia毒血症（toxemia）toxemia（毒血症）・壊死性筋膜炎necrotizing fasciitis壊死性筋膜炎（necrotizing fasciitis）necrotizing fasciitis（壊死性筋膜炎）・混合感染mixed infection (polymicrobial infection)混合感染（mixed infection (polymicrobial infection)）mixed infection (polymicrobial infection)（混合感染）・婦人科感染という特徴的な臨床像を持つ。