StudyMed医師国家試験

透析患者の発熱と腰痛―Gram染色の「ブドウの房」が示す化膿性脊椎炎の犯人

第120回医師国家試験 C問題 第73問(連問)

国試問題にチャレンジ

第120回 C問題 第73問

連問の共通文

次の文を読み,73~75の問いに答えよ。 68歳の男性。発熱と腰痛を主訴に来院した。 現病歴:1週間前から腰痛,5日前から38℃台の発熱が出現した。発熱が持続し,腰痛が増悪してきたため外来を受診した。 既往歴:40歳台から高血圧症で降圧薬を服用している。50歳時に胃癌で①胃全摘,②脾臓摘出歴がある。5年前から慢性腎不全で週に3回③血液透析を受けている。 生活歴:喫煙は10本/日を40年間。④飲酒は日本酒2合を毎日。⑤自宅でカメを飼育している。 家族歴:母が70歳時に胃癌で死亡。 現症:意識は清明。身長160cm,体重52kg。体温39.6℃。脈拍108/分,整。血圧124/64 mmHg。呼吸数24/分。SpO2 98%(room air)。眼瞼結膜と眼球結膜とに異常を認めない。心音と呼吸音とに異常を認めない。腹部は平坦,軟で,肝を触知しない。腹部正中に手術痕を認める。下腿に浮腫を認めない。下位腰椎に脊椎叩打痛を認める。下肢の筋力低下は認めない。 検査所見:血液所見:赤血球340万,Hb 12.4g/dL,Ht 37%,白血球11,100(好中球88%,好酸球1%,好塩基球1%,単球3%,リンパ球7%),血小板23万。血液生化学所見:総蛋白5.9g/dL,アルブミン2.6g/dL,総ビリルビン0.4mg/dL,AST 15U/L,ALT 11U/L,ALP 82U/L(基準38~113),γ-GT 11U/L(基準13~64),CK 50U/L(基準59~248),尿素窒素40mg/dL,クレアチニン3.7mg/dL,尿酸2.2mg/dL,血糖110mg/dL,HbA1c 5.8%(基準4.9~6.0),Na 143 mEq/L,K 3.5mEq/L,Cl 102mEq/L。CRP 14mg/dL。胸部エックス線写真で心胸郭比51%,両側肺野に浸潤影を認めない。腰椎単純MRIの脂肪抑制T2強調矢状断像(A)を下に示す。受診時に採取した血液培養が陽性となった。血液培養ボトル内容のGram染色標本(B)を下に示す。

考えられる原因微生物はどれか。

第120回 C問題 第73問の問題画像
  1. a.Klebsiella pneumoniae
  2. b.Neisseria meningitidis
  3. c.Pseudomonas aeruginosa
  4. d.Staphylococcus aureus
  5. e.Streptococcus agalactiae

対話形式の解説

ドクタードクター
今回は、発熱と腰痛を訴える患者さんの血液培養から、原因菌を推定する問題だ。まずは病変がどこにあるかを画像で押さえ、次にGram染色を「染まり方、形、並び方」の順に読む。この2段階で考えていこう。
医学生医学生
高齢者の発熱と腰痛だと、まず腎盂腎炎を思い浮かべました。
ドクタードクター
鑑別として大事だね。ほかにも化膿性脊椎炎、腸腰筋膿瘍、感染性大動脈瘤なども挙がる。今回は下位腰椎に叩打痛があり、MRIの脂肪抑制T2強調像では、隣り合うL4とL5の椎体と、その間の椎間板がそろって高信号になっている。骨髄浮腫と椎間板の炎症を示していて、これは化膿性脊椎炎、つまり椎体椎間板炎の典型像だ。
医学生医学生
椎間板をまたいで上下の椎体に広がっているのがポイントなんですね。転移性骨腫瘍だと椎間板は保たれやすいと整形外科の講義で習いました。
ドクタードクター
いい比較だね。成人の椎間板にはほとんど血管がないから、血流に乗った菌はまず椎体の終板付近に定着し、そこから椎間板を越えて隣の椎体へ広がる。だから「椎体-椎間板-椎体」がセットで侵されるんだ。そして多くは他の部位から血行性に菌が運ばれてくるので、血液培養が陽性になるのも理にかなっている。
医学生医学生
問題文の背景には、脾摘後、血液透析、飲酒、カメの飼育と、気になる情報がたくさん並んでいて迷いました。カメならサルモネラかな、とか。
ドクタードクター
その迷いこそが出題者の狙いだよ。背景因子はどれもいかにも原因菌を示唆していそうに見える。でも、決め手は実際に目で見た菌の姿、つまりGram染色だ。血液培養ボトルのGram染色では、紫色に染まる球菌がブドウの房のように不規則に集まっている。
医学生医学生
Gram陽性で球菌、ブドウの房状なら、ブドウ球菌属ですね。微生物学実習で自分の鼻腔をぬぐって染めたときと同じ見え方です。
ドクタードクター
そう、黄色ブドウ球菌が正解だ。皮膚や鼻腔の常在菌で、透析の穿刺部位やバスキュラーアクセスから血流に入り込みやすい。血液透析患者は黄色ブドウ球菌菌血症の高リスク群だし、成人の化膿性脊椎炎の原因菌で最も多いのも本菌。臨床像とも矛盾しない。
医学生医学生
脾摘後なら莢膜をもつ菌が危ないので、髄膜炎菌も気になりました。
ドクタードクター
脾摘後に肺炎球菌、インフルエンザ菌、髄膜炎菌で重症化しやすいのは大事な知識だね。ただ、髄膜炎菌はGram陰性の双球菌で、そら豆形の菌が2つ向かい合うように見える。今回の像とは染まり方も並び方も違う。
医学生医学生
飲酒歴からは肺炎桿菌、透析や院内感染からは緑膿菌も連想しました。
ドクタードクター
どちらもGram陰性桿菌で、赤〜ピンク色の棒状の菌として見えるから一致しない。肺炎桿菌は大量飲酒者や糖尿病患者の肺炎、肝膿瘍で有名で、緑膿菌は人工呼吸器関連肺炎やカテーテル関連尿路感染症など院内感染の代表だね。背景因子から連想される菌も、Gram染色像で否定できるんだ。
医学生医学生
B群溶血性レンサ球菌はGram陽性球菌なので、少し迷いそうです。
ドクタードクター
そこは並び方で区別する。レンサ球菌は菌が数珠のように一列につながる連鎖状配列をとり、ブドウの房状にはならない。GBSは新生児の敗血症・髄膜炎で有名だけれど、高齢者や糖尿病患者の菌血症やまれに化膿性脊椎炎の原因にもなる。ただ今回は配列が合わない。
医学生医学生
Gram陽性か陰性か、球菌か桿菌か、そして配列。この3段階で読めば迷わないですね。
ドクタードクター
その通り。ひとつ補足すると、ブドウの房状の菌にはコアグラーゼ陰性ブドウ球菌もあって、Gram染色だけでは黄色ブドウ球菌と区別できない。最終的には培養による同定と薬剤感受性で確定し、MRSAかどうかも確認する。
医学生医学生
治療は抗菌薬だけで大丈夫なんでしょうか。消化器内科の実習で肝膿瘍の患者さんはドレナージもしていました。
ドクタードクター
化膿性脊椎炎は原因菌に合わせた抗菌薬を一般に6週間程度と長期に使い、安静やコルセットで固定する。神経障害の進行や硬膜外膿瘍、脊椎の不安定性があれば、ドレナージや病巣郭清、固定術を検討する。今は下肢の筋力低下はないけれど、麻痺が出ていないかは毎日確認したいね。さらに黄色ブドウ球菌菌血症では、感染性心内膜炎を探すための心エコー、血液培養の陰性化確認、シャントやカテーテルなど感染源の検索も欠かせない。
医学生医学生
菌が見つかって終わりではなく、そこから全身を探しに行くんですね。
ドクタードクター
そう。黄色ブドウ球菌は血流に入ると遠隔感染巣をつくりやすい菌だ。「黄色ブドウ球菌が血液から出たら、心臓と感染源を必ず探す」と覚えておこう。

まとめ

発熱、腰痛、脊椎叩打痛があり、MRIで隣り合う椎体とその間の椎間板が脂肪抑制T2強調像で高信号となれば、化膿性脊椎炎(椎体椎間板炎)を考えます。原因菌は、血液培養のGram染色を「陽性か陰性か」「球菌か桿菌か」「配列」の順に読んで絞り込み、Gram陽性球菌のブドウの房状配列なら、化膿性脊椎炎の最多の原因菌である黄色ブドウ球菌が最も考えられます。肺炎桿菌・緑膿菌はGram陰性桿菌、髄膜炎菌はGram陰性双球菌、B群溶血性レンサ球菌は連鎖状配列であり、背景因子から連想されても染色像で否定できます。血液透析患者は黄色ブドウ球菌菌血症の高リスク群であり、検出時には心エコーによる感染性心内膜炎の検索や感染源の除去も重要です。治療は長期の抗菌薬投与が基本で、膿瘍や神経障害があれば手術を検討するため、画像とGram染色を結びつけて考える力は感染症診療全般の土台となります。

解答・解説

正解はdです

所見の整理

・68歳男性。1週間前からの腰痛に続いて5日前から38℃台の発熱が出現し、腰痛は増悪している。 ・体温39.6℃、脈拍108/分、呼吸数24/分と全身性炎症反応が強い。下位腰椎に脊椎叩打痛があり、病変は下位腰椎に局在すると推定される。下肢筋力低下は現時点ではない。 ・白血球11,100(好中球88%と左方へ偏った好中球優位)、CRP 14mg/dLと細菌感染を示唆する炎症所見。アルブミン2.6g/dLと低栄養状態でもある。 ・背景: 胃癌で胃全摘・脾臓摘出後、慢性腎不全で週3回の血液透析中、毎日の飲酒、カメの飼育。 ・腰椎MRI脂肪抑制T2強調矢状断像(A): L4・L5椎体とその間の椎間板が高信号を示し、骨髄浮腫と椎間板の炎症を表している。椎体・椎間板をまたいで広がる病変は化膿性脊椎炎(椎体椎間板炎)に典型的である。 ・血液培養が陽性となり、ボトル内容のGram染色(B)ではGram陽性(紫色に染まる)の球菌がブドウの房状に集簇している。

診断へのプロセス

高齢者の発熱と腰痛では、腎盂腎炎、化膿性脊椎炎、腸腰筋膿瘍、感染性大動脈瘤、リウマチ性多発筋痛症などを鑑別に挙げる。本例は脊椎叩打痛が明瞭で、MRIで隣り合う椎体と椎間板に信号変化があることから、腰椎の化膿性脊椎炎(L4/5)と診断できる。化膿性脊椎炎の多くは他部位の感染巣から血行性に菌が運ばれて生じ、血液培養陽性であることもこの経路と一致する。

設問の考え方

原因菌は血液培養のGram染色所見から絞り込む。Gram染色では、まず染色性(陽性か陰性か)、次に形態(球菌か桿菌か)、さらに配列(ブドウの房状か連鎖状か、双球菌か)を順に読む。本例はGram陽性球菌でブドウの房状配列を示すので、ブドウ球菌属(Staphylococcus)である。選択肢の中でこれに該当するのは黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)のみである。黄色ブドウ球菌は成人の化膿性脊椎炎で最も頻度の高い原因菌であり、血液透析患者では穿刺部位やバスキュラーアクセスを入口とした菌血症を起こしやすいことも、この結論を裏づける。

選択肢考察

  1. ×a.  Klebsiella pneumoniae

    肺炎桿菌はGram陰性桿菌であり、Gram染色では赤色(ピンク色)に染まる太めの桿菌として見え、厚い莢膜をもつ。大量飲酒者や糖尿病患者の肺炎、肝膿瘍、尿路感染症の原因となる。本例の飲酒量は日本酒2合/日で注意は要するものの、Gram染色像がGram陽性球菌であり一致しない。

  2. ×b.  Neisseria meningitidis

    髄膜炎菌はGram陰性の双球菌(そら豆形の球菌が2個ずつ向かい合う)である。莢膜をもつため、脾臓摘出後の患者では肺炎球菌・インフルエンザ菌と並んで重症化しやすく、急激に進行する敗血症や髄膜炎を起こす。本例は脾摘後ではあるが、Gram染色がGram陽性球菌のブドウの房状配列であり合致しない。なお、血液や髄液から検出された侵襲性髄膜炎菌感染症は感染症法の5類全数把握疾患で、診断後直ちに届け出る必要がある。

  3. ×c.  Pseudomonas aeruginosa

    緑膿菌はブドウ糖非発酵のGram陰性桿菌である。院内感染や日和見感染の代表的な原因菌で、人工呼吸器関連肺炎、カテーテル関連尿路感染症などを起こす。静注薬物使用者では脊椎炎の原因となることもある。しかし本例のGram染色像はGram陽性球菌であり該当しない。

  4. ○d.  Staphylococcus aureus

    黄色ブドウ球菌はGram陽性球菌で、菌体がブドウの房のように不規則な集塊をつくる。これは本例のGram染色像(B)と一致する。本菌は皮膚や鼻腔の常在菌で、皮膚の傷や血管内カテーテル、透析の穿刺部位などから血流に侵入し、骨・関節、心内膜、硬膜外腔などに遠隔感染巣をつくりやすい。成人の化膿性脊椎炎の原因菌として最多であり、血液透析患者は黄色ブドウ球菌菌血症の高リスク群であるため、臨床像とも矛盾しない。なお、同じ形態を示す菌にはコアグラーゼ陰性ブドウ球菌(表皮ブドウ球菌など)もあり、Gram染色だけでは両者を区別できないが、選択肢の中でGram染色像に合致するのは本菌のみである。

  5. ×e.  Streptococcus agalactiae

    B群溶血性レンサ球菌(GBS)であり、Gram陽性球菌である点は本例と同じだが、菌体が数珠状に一列につながる連鎖状配列をとり、ブドウの房状にはならない。新生児の敗血症・髄膜炎の原因菌として知られるほか、高齢者や糖尿病患者の尿路感染症、皮膚軟部組織感染症、菌血症、まれに化膿性脊椎炎の原因にもなる。配列の違いから本例とは合わない。

化膿性脊椎炎(椎体椎間板炎)

・成立経路: 大部分は血行性で、尿路感染症、皮膚軟部組織感染症、感染性心内膜炎、カテーテル感染などの感染巣から菌が椎体に運ばれる。成人では椎間板に血管がほとんどないため、椎体終板付近から感染が始まり、椎間板を越えて隣接椎体へ広がる。脊椎手術や穿刺処置後に直接感染することもある。 ・好発部位: 腰椎が最も多く、次いで胸椎、頸椎。 ・危険因子: 高齢、糖尿病、血液透析・慢性腎臓病、免疫抑制薬やステロイドの使用、悪性腫瘍、静注薬物使用、血管内デバイスなど。 ・原因菌: 黄色ブドウ球菌(MRSAを含む)が最多。ほかにレンサ球菌、腸内細菌目細菌(尿路感染由来の大腸菌など)、緑膿菌、結核菌(結核性脊椎炎=脊椎カリエス)など。 ・症状: 持続する腰背部痛、発熱、脊椎叩打痛。進行すると硬膜外膿瘍や腸腰筋膿瘍を合併し、神経障害を生じることがある。 ・画像: MRIが最も鋭敏で早期診断に有用。T1強調像で椎体・椎間板が低信号、T2強調像(特に脂肪抑制像)やSTIR像で高信号となり、造影で椎間板や硬膜外の膿瘍が明瞭になる。単純X線写真は椎間板腔の狭小化や終板の不整が出るまで数週間かかるため、早期には異常がないことが多い。 ・診断: 血液培養(抗菌薬開始前に2セット以上)が基本。陰性の場合はCTガイド下生検などで病巣から菌を同定する。 ・治療: 原因菌に合わせた抗菌薬を長期(一般に6週間程度)投与し、安静・コルセット固定を行う。神経障害の進行、膿瘍、脊椎の不安定性・変形がある場合は手術(膿瘍ドレナージ、病巣郭清、固定術)を検討する。

Gram染色による主な菌の見分け方

・Gram陽性球菌、ブドウの房状: ブドウ球菌属(黄色ブドウ球菌、コアグラーゼ陰性ブドウ球菌) ・Gram陽性球菌、連鎖状: レンサ球菌属(A群・B群溶血性レンサ球菌など)、腸球菌 ・Gram陽性双球菌(ランセット形): 肺炎球菌 ・Gram陰性双球菌: 髄膜炎菌、淋菌、モラクセラ・カタラーリス ・Gram陰性桿菌: 大腸菌、肺炎桿菌、緑膿菌、サルモネラなど

黄色ブドウ球菌菌血症の診療で押さえること

黄色ブドウ球菌は血流に入ると遠隔感染巣を形成しやすいため、血液培養で検出されたら、感染性心内膜炎の検索(心エコー)、血液培養の陰性化確認、感染源(カテーテル、シャント、皮膚病変)の検索と除去を行う。

POINT

・発熱+腰痛+脊椎叩打痛+MRIで隣接椎体と椎間板の信号変化 → 化膿性脊椎炎(椎体椎間板炎)。 ・Gram陽性球菌でブドウの房状配列 → ブドウ球菌属。連鎖状ならレンサ球菌、双球菌なら肺炎球菌・髄膜炎菌などを考える。 ・化膿性脊椎炎の原因菌で最多は黄色ブドウ球菌。 ・血液透析患者は黄色ブドウ球菌菌血症の高リスク群である。

※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。