StudyMed医師国家試験

赤く染まる短い桿菌と2本のボトル―血液培養から起炎菌を読む

第116回医師国家試験 C問題 第64問(連問)

国試問題にチャレンジ

第116回 C問題 第64問

連問の共通文

次の文を読み,63~65の問いに答えよ。 62歳の女性。腰痛,発熱および嘔吐を主訴に救急車で搬入された。 現病歴:3日前から間欠的な右腰痛を自覚していた。今朝起床時から悪寒も自覚するようになった。夕刻になり発熱と繰り返す嘔吐も出現し,動けなくなったため救急車を要請した。 既往歴:30年前に子宮筋腫摘出術。 生活歴:夫と二人暮らし。喫煙歴はない。飲酒は機会飲酒。 家族歴:両親が高血圧症であった。 現症:意識レベルはJCSⅠ-1。身長158cm,体重55kg。体温38.9℃。脈拍110/分,整。血圧88/54mmHg。呼吸数26/分。SpO2 99%(room air)。眼瞼結膜と眼球結膜に異常を認めない。甲状腺と頸部リンパ節を触知しない。心音と呼吸音に異常を認めない。腹部は平坦で,肝・脾を触知しない。右腰部に叩打痛を認める。腸雑音はやや減弱している。四肢に浮腫を認めない。皮膚には皮疹を認めない。 検査所見:尿所見:黄褐色でやや混濁,比重1.020,pH 5.5,蛋白+,糖(-),潜血3+,白血球+,ケトン(-),亜硝酸+。血液所見:赤血球407万,Hb 13.2g/dL,Ht 38%,白血球12,600(好中球77%,好酸球1%,好塩基球1%,単球6%,リンパ球15%),血小板13万。血液生化学所見:総蛋白6.3g/dL,アルブミン4.2g/dL,総ビリルビン1.0mg/dL,AST 42U/L,ALT 40U/L,LD 228U/L(基準120~245),ALP 105U/L(基準38~113),γ-GT 45U/L(基準8~50),CK 131U/L(基準30~140),尿素窒素24mg/dL,クレアチニン1.3mg/dL,血糖120mg/dL,Na 132mEq/L,K 3.8mEq/L,Cl 104mEq/L,Ca 8.5mg/dL,CRP 2.2mg/dL。乳酸2.5mg/dL(基準5~20)。動脈血ガス分析(room air):pH 7.43,PaCO2 25Torr,PaO2 88Torr,HCO3- 16.5mEq/L。 腹部単純CT(A)を示す。

入院時に採取された血液培養は,好気性ボトルと嫌気性ボトルがいずれも陽性になった。血液培養ボトルの内容液のグラム染色所見(B)を示す。 最も可能性が高いのはどれか。

第116回 C問題 第64問の問題画像
  1. a.Candida albicans
  2. b.Enterococcus faecalis
  3. c.Escherichia coli
  4. d.Neisseria gonorrhoeae
  5. e.Pseudomonas aeruginosa

対話形式の解説

ドクタードクター
今回は、閉塞性腎盂腎炎による敗血症の患者で、血液培養の結果から起炎菌を推定する問題だ。使う手がかりは3つ。グラム染色での形と色、好気性・嫌気性どちらのボトルで発育したか、そして臨床背景だ。まずグラム染色から見ていこう。
医学生医学生
ボトル内容液のグラム染色では、赤く染まった短い棒状の菌がたくさん見えます。グラム陰性桿菌ですね。
ドクタードクター
その通り。微生物学の実習でグラム染色をやったと思うけど、陽性菌は細胞壁のペプチドグリカン層が厚くてクリスタルバイオレットが残り紫色に、陰性菌は脱色されてサフラニンで赤く染まる。この形態だけで、いくつかの選択肢はすぐに外せるよ。
医学生医学生
淋菌はグラム陰性ですが、そら豆形の双球菌なので形が違いますね。
ドクタードクター
そう。淋菌は尿道炎や子宮頸管炎、骨盤内炎症性疾患を起こす性感染症の菌で、上部尿路閉塞に伴う腎盂腎炎の原因にはならない。栄養要求性も高く、血液培養ボトルでは育ちにくいんだ。
医学生医学生
腸球菌もグラム陽性の連鎖球菌なので合わないですね。カンジダは真菌だから、もっと大きく見えるはずです。
ドクタードクター
よく整理できているね。カンジダは細菌よりずっと大きい楕円形の酵母で、出芽や仮性菌糸を伴い、グラム陽性に染まる。中心静脈カテーテルや広域抗菌薬の長期使用、免疫不全が背景にあることが多く、市中発症の初回の腎盂腎炎では考えにくい。腸球菌も、尿道カテーテル留置や尿路の処置後など複雑性尿路感染症で問題になる菌だ。
医学生医学生
残るのは大腸菌と緑膿菌で、どちらもグラム陰性桿菌です。ここは形だけでは区別できなさそうです。
ドクタードクター
そこで2つ目の手がかり、ボトルの結果が効いてくる。好気性と嫌気性の両方が陽性になったことは何を意味するだろう?
医学生医学生
酸素があってもなくても育てる、つまり通性嫌気性菌ということでしょうか。
ドクタードクター
正解。大腸菌は通性嫌気性だから両方のボトルで育つ。一方、緑膿菌は偏性好気性のブドウ糖非発酵菌で、嫌気性ボトルでは通常発育しにくい。
医学生医学生
緑膿菌は院内感染のイメージがあります。病棟実習でも、長期のカテーテル留置の患者さんで検出されていました。
ドクタードクター
まさにそれが3つ目の手がかり、臨床背景だ。緑膿菌はカテーテル留置や繰り返す抗菌薬治療、免疫不全などを背景とする複雑性尿路感染症で問題になる。この患者は市中で初めて発症した腎盂腎炎で、そうした背景がない。市中発症の腎盂腎炎の起炎菌は大腸菌が約7〜8割と圧倒的に多いんだ。
医学生医学生
尿の亜硝酸陽性も大腸菌に合いますか。
ドクタードクター
合うね。亜硝酸塩は、尿中の硝酸塩を還元できる腸内細菌科細菌がいると陽性になる。大腸菌、クレブシエラ、プロテウスなどだ。形態、ボトル、背景、尿所見のすべてが大腸菌を指している。
医学生医学生
結石で閉塞しているから複雑性で、珍しい菌かと思いましたが、それでもまず大腸菌を考えるんですね。
ドクタードクター
そう、閉塞は複雑性尿路感染症の要因ではあるけれど、市中の初発例ではやはり大腸菌が最多だ。臨床で注意したいのは、基質特異性拡張型βラクタマーゼ、いわゆるESBL産生株が増えていること。グラム染色の段階で経験的治療を始めつつ、感受性結果が出たら抗菌薬を見直すことが大切だ。
医学生医学生
血液培養は抗菌薬を始める前に2セット採る、というのもOSCEの前に習いました。
ドクタードクター
よく覚えているね。1セットでは感度が足りないし、皮膚常在菌の混入との区別もつきにくい。1セットは好気性と嫌気性のボトルの組で、好気性のみ陽性なら緑膿菌やカンジダ、嫌気性のみならバクテロイデスなどの偏性嫌気性菌、と発育パターンからも菌が推定できる。陽性化したボトルのグラム染色は、同定より早く治療方針を決めるための貴重な情報なんだ。

まとめ

起炎菌の推定では、グラム染色の形態、血液培養ボトルの発育パターン、臨床背景の3つを組み合わせます。本例ではグラム陰性桿菌が見られ、好気性・嫌気性の両ボトルが陽性で通性嫌気性菌が示唆され、市中発症の腎盂腎炎で尿の亜硝酸陽性という背景から大腸菌が最も考えられます。淋菌はグラム陰性双球菌、腸球菌はグラム陽性連鎖球菌、カンジダは大型の酵母様真菌で形態が合わず、緑膿菌は偏性好気性で嫌気性ボトルでは発育しにくいうえ、院内感染やカテーテル留置例など複雑性尿路感染症が主な背景です。近年はESBL産生大腸菌が増えており、感受性結果に応じた抗菌薬の見直しが重要です。血液培養を抗菌薬投与前に2セット採取し、陽性ボトルのグラム染色を読み解く力は、敗血症診療の早期の判断を支える基本技能です。

解答・解説

正解はcです

症例の確認

本例は、3日前からの右腰痛に続いて悪寒戦慄・高熱・嘔吐を来した62歳女性で、右腰部叩打痛、膿尿と亜硝酸塩陽性、腹部単純CTでの右水腎症と右尿管結石から、右尿管結石による閉塞性腎盂腎炎と、それに伴う敗血症と診断される。血液培養の結果は、この敗血症の原因菌(起炎菌)を推定する手がかりとなる。

設問の考え方

起炎菌の推定には、次の3つの情報を組み合わせる。 ①グラム染色での形態:血液培養ボトル内容液のグラム染色では、赤く染まる(グラム陰性の)短い桿菌が多数みられる。これにより、グラム陽性球菌、グラム陰性双球菌、真菌(酵母様真菌)は除外される。 ②好気性ボトルと嫌気性ボトルの両方が陽性:酸素があってもなくても発育できる通性嫌気性菌であることを示す。偏性好気性菌である緑膿菌は、通常、嫌気性ボトルでは発育しにくい。 ③臨床背景:市中発症の腎盂腎炎の起炎菌は大腸菌が最も多く、約7〜8割を占める。尿の亜硝酸塩陽性も、硝酸塩還元能をもつ腸内細菌科細菌(大腸菌、クレブシエラ、プロテウスなど)の存在を示唆する所見である。 これらをすべて満たすのは大腸菌(Escherichia coli)である。

選択肢考察

  1. ×a.  Candida albicans

    カンジダは酵母様真菌であり、グラム染色では細菌よりはるかに大きい楕円形の菌体(出芽や仮性菌糸を伴う)としてグラム陽性に染まる。本例のグラム陰性桿菌とは形態が一致しない。カンジダ血症は中心静脈カテーテル留置、広域抗菌薬の長期使用、高カロリー輸液、免疫不全などを背景に起こることが多く、基礎疾患のない市中発症の腎盂腎炎の初期の起炎菌としては考えにくい。また、主に好気性ボトルで発育する。

  2. ×b.  Enterococcus faecalis

    腸球菌はグラム陽性球菌で、グラム染色では2連〜短い連鎖状に並ぶ。通性嫌気性であり両ボトルで発育しうるが、形態がグラム陰性桿菌と合わない。腎盂腎炎の起炎菌のうちグラム陽性球菌は1割程度以下にとどまり、腸球菌は尿路カテーテル留置、尿路の手術・処置後、抗菌薬使用歴のある複雑性尿路感染症で問題となることが多い。なお、腸球菌はセフェム系抗菌薬に自然耐性である点も臨床上重要である。

  3. ○c.  Escherichia coli

    大腸菌は腸内細菌科(腸内細菌目)に属するグラム陰性桿菌で、通性嫌気性であるため好気性ボトル・嫌気性ボトルの両方で発育する。グラム染色所見と培養結果の両方に合致する。さらに、腎盂腎炎を含む尿路感染症の起炎菌として最も頻度が高く(市中発症例の7〜8割)、尿中の硝酸塩を亜硝酸塩に還元するため尿定性の亜硝酸塩陽性とも整合する。尿路結石による閉塞があっても、市中発症例ではまず大腸菌を想定する。近年は基質特異性拡張型βラクタマーゼ(ESBL)産生株が増えており、薬剤感受性の確認が重要である。

  4. ×d.  Neisseria gonorrhoeae

    淋菌はグラム陰性の双球菌(そら豆状の球菌が2つ向かい合って並ぶ)で、桿菌ではない。性感染症として尿道炎、子宮頸管炎、骨盤内炎症性疾患などを起こし、まれに播種性淋菌感染症(関節炎・皮疹・菌血症)を来すが、上部尿路閉塞に伴う腎盂腎炎の起炎菌とはならない。また栄養要求性が高く、血液培養ボトルでは発育しにくい。

  5. ×e.  Pseudomonas aeruginosa

    緑膿菌はグラム陰性桿菌であり、形態のみでは大腸菌と区別しにくい。しかし偏性好気性のブドウ糖非発酵菌であり、嫌気性ボトルでは通常発育しにくいため、両ボトル陽性という結果には大腸菌のほうがよく合う。緑膿菌は院内感染、尿路カテーテル留置例、繰り返す抗菌薬治療歴、免疫不全などを背景とする複雑性尿路感染症で問題となり、本例のような市中発症の初回の腎盂腎炎では頻度が低い。

血液培養の基本

・抗菌薬投与前に、異なる部位から2セット以上(1セット=好気性ボトル+嫌気性ボトル)を採取する。1セットのみでは感度が不十分で、また皮膚常在菌の混入(コンタミネーション)との区別がつきにくい。 ・好気性ボトルのみ陽性:緑膿菌やアシネトバクターなどの偏性好気性菌、カンジダなど。 ・嫌気性ボトルのみ陽性:バクテロイデスなどの偏性嫌気性菌。 ・両方陽性:大腸菌などの腸内細菌科細菌、ブドウ球菌、レンサ球菌、腸球菌などの通性嫌気性菌。 ・陽性化したボトルのグラム染色は、同定・感受性結果が出る前に抗菌薬を選択・調整する重要な情報となる。

グラム染色の形態と代表的な菌

・グラム陽性球菌(ブドウの房状):黄色ブドウ球菌、コアグラーゼ陰性ブドウ球菌 ・グラム陽性球菌(連鎖状):レンサ球菌、腸球菌 ・グラム陽性桿菌:クロストリジウム属、リステリア、バシラス属、コリネバクテリウム ・グラム陰性球菌(双球菌):淋菌、髄膜炎菌、モラクセラ・カタラーリス ・グラム陰性桿菌:大腸菌、クレブシエラ、プロテウス、緑膿菌、インフルエンザ菌(小型の球桿菌)など ・酵母様真菌:カンジダ(大型でグラム陽性に染まる)

尿路感染症の起炎菌

・単純性(基礎疾患のない女性など):大腸菌が大半を占め、ほかにプロテウス、クレブシエラ、スタフィロコッカス・サプロフィティカス(若年女性の膀胱炎)など。 ・複雑性(尿路閉塞、カテーテル留置、神経因性膀胱、繰り返す治療歴など):大腸菌に加え、緑膿菌、腸球菌、セラチア、エンテロバクターなど多様になり、薬剤耐性菌も増える。 ・尿路閉塞は複雑性尿路感染症の要因となるが、市中で初めて発症した例では依然として大腸菌が最も多い。

POINT

・腎盂腎炎の起炎菌として最多は大腸菌(グラム陰性桿菌、通性嫌気性)。 ・尿の亜硝酸塩陽性は大腸菌などの腸内細菌科細菌の存在を示唆する。 ・血液培養で好気性・嫌気性ボトルの両方が陽性なら通性嫌気性菌を考える。緑膿菌は偏性好気性で嫌気性ボトルでは発育しにくい。 ・グラム染色の形態で絞り込む:陰性双球菌なら淋菌・髄膜炎菌、陽性連鎖球菌なら腸球菌・レンサ球菌、大型で陽性の出芽細胞ならカンジダ。 ・血液培養は抗菌薬投与前に2セット以上採取する。

※問題・正答は厚生労働省の公開資料をもとに掲載しています。