基質特異性拡張型β-ラクタマーゼ産生腸内細菌科細菌

基質特異性拡張型β-ラクタマーゼ（ESBL）産生腸内細菌科細菌は、主に大腸菌（Escherichia coli）と肺炎桿菌（Klebsiella pneumoniae）からなるグラム陰性腸内細菌であり、ペニシリン、ほとんどのセファロスポリン、およびアズトレオナムを加水分解できる酵素を産生します。これらの広く使用されているβ-ラクタム系薬剤を不活性化することにより、ESBL産生菌は尿路感染症や血流感染症などの一般的な感染症に対する経口および静脈内治療の選択肢を狭め、主要な多剤耐性病原体群となっています。

Definition

ESBL産生腸内細菌科細菌とは、基質特異性拡張型（第3世代）セファロスポリン、ペニシリン、およびアズトレオナムを加水分解できるβ-ラクタマーゼ酵素を産生する腸内細菌科細菌であり、通常、古典的なβ-ラクタマーゼ阻害剤による阻害に対して感受性を維持し、カルバペネム系薬剤に対しても感受性を維持します。

Scope

本項目では、基質特異性拡張型耐性の酵素的基盤、影響を受けるβ-ラクタム系薬剤のスペクトルと影響を受けない薬剤、主要な酵素ファミリー、およびESBL産生菌の臨床的・疫学的重要性について扱います。耐性メカニズムを参照用に記述しており、治療選択や投与量に関する指針を提供するものではありません。

Core questions

• 基質特異性拡張型β-ラクタマーゼと狭域スペクトルβ-ラクタマーゼを区別するものは何ですか？
• ESBLによって不活性化されるβ-ラクタム系薬剤はどれで、通常影響を受けない薬剤はどれですか？
• ESBLの疫学において優勢な酵素ファミリーと宿主菌種は何ですか？

Key concepts

• 基質特異性拡張型β-ラクタマーゼ（ESBL）
• CTX-M、TEM、およびSHV酵素ファミリー
• 第3世代セファロスポリン耐性
• β-ラクタマーゼ阻害剤感受性
• プラスミド媒介性、伝達可能な耐性
• フルオロキノロン系薬剤およびアミノグリコシド系薬剤への共耐性

Mechanisms

ESBLはβ-ラクタマーゼ酵素であり、多くの場合CTX-M、TEM、またはSHVファミリーに属し、基質特異性拡張型セファロスポリン、ペニシリン、およびモノバクタム系のアズトレオナムを加水分解できる活性部位を進化させています。これらは通常、他の薬剤クラスへの耐性も担うプラスミド上にコードされているため、ESBL産生菌はフルオロキノロン系薬剤やアミノグリコシド系薬剤にも共耐性を示すことが頻繁にあります。これらの酵素は、in vitroではクラブラン酸などのβ-ラクタマーゼ阻害剤によって古典的に阻害され、これらの菌は一般的にカルバペネム系薬剤に対して感受性を保持します。これは、酵素がカルバペネム系薬剤を効率的に加水分解しないためです。決定因子はプラスミド媒介性であるため、菌株間および菌種間で容易に伝播します。

Clinical relevance

ESBL産生菌は、医療現場および地域社会の両方で尿路感染症、腹腔内感染症、および血流感染症を引き起こし、セファロスポリン系薬剤への耐性により、主要な薬剤クラスが選択肢から除外され、カルバペネム系薬剤への依存度を高め、さらなる耐性獲得への選択圧に寄与しています。本項目は、教育的参照のために耐性表現型を記述するものであり、個々の症例における治療選択の根拠となるものではありません。

Epidemiology

かつては主に病院関連であり、肺炎桿菌におけるTEM型およびSHV型酵素が優勢でしたが、ESBLの疫学は、特に大腸菌においてCTX-M型酵素が世界的に増加したことで変化し、市中発症の尿路感染症や血流感染症も含まれるようになりました。ESBL産生腸内細菌科細菌は、国際的な優先病原体リストにおいて顕著な位置を占めています。

History

基質特異性拡張型β-ラクタマーゼは、第3世代セファロスポリン系薬剤が広く使用されるようになった直後の1980年代に初めて記述され、当初は病院内の肺炎桿菌のアウトブレイクにおけるTEMおよびSHV変異体として報告されました。2000年頃からCTX-M酵素ファミリーが世界的に拡大し、市中発症の大腸菌感染症へと負担が移行しました。

Debates

ESBL感染症に対して、β-ラクタム/β-ラクタマーゼ阻害剤の組み合わせはカルバペネム系薬剤の適切な代替となり得るか？

ピペラシリン・タゾバクタムなどの薬剤が重症ESBL感染症においてカルバペネム系薬剤を温存できるかについては議論されており、カルバペネム系薬剤への過度な依存がさらなる耐性を引き起こすという懸念があります。このバランスは、抗菌薬適正使用における活発な課題です。

Seminal works

• paterson-2005
• tacconelli-2018

Frequently asked questions

なぜカルバペネム系薬剤はESBL産生菌に対してしばしば有効なのですか？

基質特異性拡張型β-ラクタマーゼはペニシリン系薬剤やセファロスポリン系薬剤を効率的に加水分解しますが、カルバペネム系薬剤は加水分解しません。そのため、菌が別のカルバペネマーゼを獲得していない限り、カルバペネム系薬剤は通常活性を保持します。

ESBLを最も一般的に産生する細菌は何ですか？

大腸菌（Escherichia coli）と肺炎桿菌（Klebsiella pneumoniae）が主要なESBL産生菌ですが、遺伝子が伝達可能なプラスミド上に存在するため、これらの酵素は腸内細菌科細菌全体にわたって発生します。