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数は足りているのに菌を殺せない―NBT還元試験陰性が告げる慢性肉芽腫症

第101回医師国家試験 A問題 第55問

国試問題にチャレンジ

第101回 A問題 第55問

3か月の乳児。発熱とチアノーゼとを主訴に来院した。1か月前から肺炎として治療されていたが,軽快しないため紹介された。体温38.5℃。呼吸数38/分。栄養状態は不良である。血液所見:白血球22,000(桿状核好中球20%,分葉核好中球33%,単球9%,リンパ球38%)。血液生化学所見:IgG 1,730mg/dL(基準280~700),IgA 60mg/dL(基準10~60),IgM 198mg/dL(基準30~120)。CRP 4.0mg/dL。白血球のNBT〈nitroblue tetrazolium〉還元試験は陰性。胸部エックス線写真を示す。 この疾患について正しいのはどれか。2つ選べ。

第101回 A問題 第55問の問題画像
  1. a.女児に多い。
  2. b.ウイルス感染が重症化する。
  3. c.胸腺の形成不全がある。
  4. d.肉芽腫を形成する。
  5. e.白血球の殺菌能が欠損している。

対話形式の解説

ドクタードクター
今回は、乳児の治りにくい肺炎から原発性免疫不全症を見抜く問題だ。ポイントは、免疫のどの部分が壊れているのかを、血液検査とNBT還元試験から絞り込むこと。胸部エックス線写真では肺野に浸潤影があって、肺炎が続いていることがわかるね。
医学生医学生
生後3か月で1か月も肺炎が治らないとなると、免疫不全を考えたくなります。抗体が作れない病気でしょうか。
ドクタードクター
いい出発点だね。免疫不全症は、抗体(B細胞)、細胞性免疫(T細胞)、食細胞、補体の4つに分けて考えると整理しやすい。では、抗体の異常はありそうかな。
医学生医学生
あ、免疫グロブリンはむしろ高いですね。抗体はちゃんと作られていそうです。
ドクタードクター
その通り。それに、生後数か月は母親由来のIgGが残っているから、抗体欠乏による重症感染はふつう生後6か月頃以降に目立ってくる。次に好中球の数はどうだろう。
医学生医学生
白血球が増えていて、好中球が主体です。数は足りていますね。
ドクタードクター
そう。好中球の数は十分、抗体も作られている、それなのに細菌感染が治らない。となると、好中球の働きそのものに問題があると考えられる。ここで効いてくるのがNBT還元試験だ。
医学生医学生
基礎の免疫学で名前は聞きましたが、何を見ている検査か自信がありません。
ドクタードクター
好中球が活性酸素、つまりスーパーオキシドを作れるかを見る検査だよ。黄色の色素NBTがスーパーオキシドで還元されると、青黒いホルマザンになって沈着する。今回は陰性だから、活性酸素を作れていないということ。原因はNADPHオキシダーゼの欠損で、これが慢性肉芽腫症だ。
医学生医学生
なるほど、だから病名に肉芽腫が入っているんですね。でも、なぜ肉芽腫ができるんでしょう。
ドクタードクター
好中球やマクロファージは菌を食べることはできるけれど、殺しきれない。生き残った病原体や分解できない抗原が組織に残り、それを類上皮細胞や多核巨細胞が取り囲んで肉芽腫をつくるんだ。肺、リンパ節、肝臓、皮膚などにでき、消化管や尿路では狭窄や閉塞の原因にもなる。だから肉芽腫を形成するという選択肢は正しい。
医学生医学生
そして本質は、白血球の殺菌能の欠損ということですね。
ドクタードクター
その通り、これも正解だ。遊走や貪食は正常なのに、活性酸素を使った殺菌、いわゆる呼吸バーストができない。NBT還元試験陰性はまさにそれを直接示している。では、女児に多いという選択肢は?
医学生医学生
病理実習ではあまり遺伝形式を意識していなかったのですが……常染色体劣性なら男女差はないですよね。
ドクタードクター
実は大部分がgp91phoxをコードするCYBB遺伝子の異常によるX連鎖劣性遺伝なんだ。だから男児に圧倒的に多い。残りはp47phoxなどの異常による常染色体劣性の病型で、こちらは男女とも発症しうる。
医学生医学生
ウイルス感染が重症化する、というのはどうでしょう。免疫不全ならどれも感染しやすそうに思えてしまいます。
ドクタードクター
そこは病原体と免疫の対応で考えよう。ウイルスの排除に主に働くのはT細胞やNK細胞だから、ウイルス感染の重症化はT細胞系の免疫不全で問題になる。慢性肉芽腫症で問題になるのは、好中球の殺菌能に頼る細菌と真菌だ。特にカタラーゼ陽性菌、つまり黄色ブドウ球菌、セラチア、バークホルデリア・セパシア、ノカルジアなど、それにアスペルギルスが代表的だよ。
医学生医学生
カタラーゼ陽性菌が問題になるのはなぜですか。微生物学の講義で聞いた気がするんですが。
ドクタードクター
古典的な説明では、カタラーゼ陰性菌は自分で作った過酸化水素を分解しないから、好中球がそれを借りて殺菌に使える。カタラーゼ陽性菌は自分の過酸化水素を分解してしまうので、材料が得られず生き残る、というものだ。実際の病態はもっと複雑とされるけれど、感染しやすい菌を整理するには便利だね。
医学生医学生
胸腺の形成不全は、DiGeorge症候群の特徴でしたよね。
ドクタードクター
そう。22q11.2欠失による第3・第4咽頭嚢の発生異常で、胸腺低形成によるT細胞減少、副甲状腺低形成による低カルシウム血症、心大血管奇形などを来す。慢性肉芽腫症は食細胞の異常だから、胸腺には異常がない。
医学生医学生
免疫不全の種類ごとに、かかりやすい病原体をセットで覚えるのが大事ですね。抗体欠乏なら莢膜をもつ細菌、補体の後期成分欠損ならナイセリアでした。
ドクタードクター
完璧な整理だ。最後に臨床面も押さえよう。現在の診断にはフローサイトメトリーを使うDHR試験が標準的で、X連鎖型の保因者である母親の検出にも使える。最終的には遺伝子検査で病型を確定する。治療は、ST合剤や抗真菌薬の予防内服、インターフェロンγで感染を防ぎ、根治療法としては造血幹細胞移植がある。クローン病に似た肉芽腫性腸炎を合併することもあるから、消化器症状にも注意が必要だよ。
医学生医学生
小児科の実習で乳児の反復感染を見たら、数だけでなく機能も疑う、と覚えておきます。
ドクタードクター
それが一番の収穫だね。

まとめ

乳児期から細菌感染が遷延し、好中球数や免疫グロブリンが保たれているのに治らない場合は、食細胞の機能異常を疑います。NBT還元試験陰性はNADPHオキシダーゼ欠損による活性酸素産生障害を示し、慢性肉芽腫症と診断できます。本症は好中球の殺菌能が欠損しているため、殺しきれない病原体を囲んで全身に肉芽腫を形成し、カタラーゼ陽性菌や真菌の感染を繰り返します。大部分がX連鎖劣性遺伝で男児に多く、ウイルス感染の重症化や胸腺形成不全はT細胞系の免疫不全(DiGeorge症候群など)の特徴です。免疫不全症を「どの免疫が壊れ、どの病原体に弱いか」の対応で整理することは、反復感染の患児を診るうえで欠かせない視点です。

解答・解説

正解はd, eです

所見の整理

・生後3か月の乳児で、1か月前から肺炎として治療されているのに軽快しない(難治性・遷延性の肺感染症) ・発熱38.5℃、呼吸数38/分、チアノーゼ、栄養状態不良(慢性感染による消耗) ・白血球22,000/μLと増加し、好中球(桿状核20%+分葉核33%)が主体。好中球の数はむしろ多い ・IgG 1,730mg/dL、IgM 198mg/dLと高値で、IgAは基準上限。抗体産生はむしろ亢進している ・CRP 4.0mg/dL ・白血球のNBT(nitroblue tetrazolium)還元試験が陰性 ・胸部エックス線写真では肺野に浸潤影を認め、肺炎が持続していることがわかる

診断へのプロセス

乳児期早期から感染を繰り返す・治りにくい場合は、原発性免疫不全症を考える。免疫不全症は大きく、抗体(B細胞)の異常、細胞性免疫(T細胞)の異常、食細胞(好中球・マクロファージ)の異常、補体の異常に分けて考えるとよい。 ・抗体欠乏症(X連鎖無ガンマグロブリン血症など)では免疫グロブリンが著減するが、本例はむしろ高値である。また、生後数か月は母体由来のIgGが残っているため、抗体欠乏による重症感染は通常この時期にはまだ目立たない。 ・好中球減少症では好中球数が減るが、本例では好中球は増加している。 ・つまり「好中球の数は十分にあり、抗体も作られているのに細菌感染が治らない」状態であり、好中球の機能(殺菌能)の異常が疑われる。 NBT還元試験は、好中球が活性酸素(スーパーオキシド)を産生できるかを調べる検査である。黄色の色素NBTは、スーパーオキシドによって還元されると青黒色のホルマザンとなって沈着する。本例ではこの反応が起こらない(陰性)ことから、NADPHオキシダーゼの欠損による活性酸素産生障害、すなわち慢性肉芽腫症(CGD)と診断できる。

設問の考え方

慢性肉芽腫症の遺伝形式(X連鎖が大部分で男児に多い)、易感染性を示す病原体の種類(カタラーゼ陽性の細菌と真菌)、病名の由来となる肉芽腫形成、病態の本質である殺菌能の欠損、そして他の免疫不全症(DiGeorge症候群など)との違いを整理して選択肢を判断する。

選択肢考察

  1. ×a.  女児に多い。

    慢性肉芽腫症の多く(日本では約7〜8割)は、NADPHオキシダーゼの構成成分gp91phoxをコードするCYBB遺伝子の異常によるX連鎖劣性遺伝の病型である。X連鎖劣性遺伝の疾患は男児に発症するため、全体として男児に圧倒的に多い(男女比はおよそ7:1程度)。残りはp47phox、p22phox、p67phoxなどの異常による常染色体劣性遺伝の病型で、これは男女ともに発症しうる。

  2. ×b.  ウイルス感染が重症化する。

    ウイルスの排除には主にT細胞(細胞性免疫)やNK細胞が働くため、ウイルス感染の重症化はT細胞系の免疫不全(重症複合免疫不全症、DiGeorge症候群など)で問題となる。慢性肉芽腫症で問題となるのは、好中球の殺菌能に依存する細菌と真菌の感染である。特にカタラーゼ陽性菌(黄色ブドウ球菌、セラチア、バークホルデリア・セパシア、ノカルジアなど)とアスペルギルスなどの真菌による感染を繰り返し、重症化しやすい。

  3. ×c.  胸腺の形成不全がある。

    胸腺の形成不全はDiGeorge症候群(22q11.2欠失症候群)の特徴である。第3・第4咽頭嚢の発生異常により、胸腺低形成(T細胞減少)、副甲状腺低形成(低Ca血症・テタニー)、心大血管奇形(Fallot四徴症、大動脈弓離断など)、特徴的顔貌を来す。慢性肉芽腫症は食細胞の機能異常であり、胸腺やT細胞の形成には異常がない。

  4. ○d.  肉芽腫を形成する。

    病名が示すとおり、慢性肉芽腫症では全身に肉芽腫が形成される。好中球やマクロファージが微生物を取り込んでも殺しきれないため、病原体や分解できない抗原が組織内に残り、それを取り囲むようにマクロファージ(類上皮細胞)や多核巨細胞が集まって肉芽腫をつくる。肺、リンパ節、肝臓、皮膚などに生じ、消化管や尿路に肉芽腫ができると通過障害(胃前庭部の狭窄、尿路閉塞など)を来すこともある。また、クローン病に似た肉芽腫性腸炎を合併することがある。

  5. ○e.  白血球の殺菌能が欠損している。

    慢性肉芽腫症の本態は、食細胞のNADPHオキシダーゼの欠損である。この酵素は細菌を貪食した際にスーパーオキシド(O2−)を生成し、そこから過酸化水素(H2O2)や次亜塩素酸などの活性酸素種がつくられて細菌を殺す(呼吸バースト)。本症の好中球は遊走や貪食は正常に行えるが、活性酸素をつくれないため、取り込んだ微生物を殺すことができない。NBT還元試験陰性はこの活性酸素産生障害を直接示している。

慢性肉芽腫症(chronic granulomatous disease:CGD)

・病態:食細胞のNADPHオキシダーゼを構成するタンパク(gp91phox、p22phox、p47phox、p67phox、p40phoxなど)のいずれかの遺伝子異常により、活性酸素を産生できない原発性食細胞機能異常症である。 ・遺伝形式:X連鎖劣性(CYBB遺伝子、gp91phox欠損)が大部分を占め、残りが常染色体劣性。 ・発症:多くは乳幼児期に、肺炎、リンパ節炎、皮膚膿瘍、肝膿瘍、骨髄炎などを繰り返して発見される。

なぜカタラーゼ陽性菌が問題になるのか

患者の好中球は自分でH2O2をつくれない。カタラーゼ陰性の菌(肺炎球菌、レンサ球菌など)は自ら産生したH2O2を分解しないため、貪食された後に菌自身のH2O2を好中球が利用して殺菌できる。一方、カタラーゼ陽性菌は自分のH2O2を分解してしまうため、好中球は殺菌の材料を得られず、菌が生き残る。この説明は古典的なもので、実際の病態はより複雑とされるが、感染しやすい菌の整理として有用である。 代表的な病原体:黄色ブドウ球菌、セラチア、バークホルデリア・セパシア、ノカルジア、サルモネラ、アスペルギルス(真菌)など。

検査

・NBT還元試験:スーパーオキシドによりNBTが青黒色のホルマザンに還元されるかを顕微鏡で見る。CGDでは陰性。 ・現在はフローサイトメトリーを用いたDHR(ジヒドロローダミン123)試験が標準的で、定量性に優れ、X連鎖型の保因者(母親)の検出にも用いられる。 ・最終的には遺伝子検査で病型を確定する。 ・慢性の感染刺激により、免疫グロブリンは正常〜高値となることが多い(本例のように)。

治療

・感染予防:ST合剤(スルファメトキサゾール・トリメトプリム)の予防内服、抗真菌薬(イトラコナゾールなど)の予防内服、インターフェロンγの投与 ・根治療法:造血幹細胞移植。遺伝子治療も研究・実施されている。

免疫不全症の分類と感染しやすい病原体の整理

・抗体欠乏(X連鎖無ガンマグロブリン血症など):肺炎球菌・インフルエンザ菌などの莢膜をもつ細菌。母体由来IgGが減る生後6か月頃以降に発症しやすい。 ・T細胞異常(DiGeorge症候群、重症複合免疫不全症など):ウイルス、真菌、ニューモシスチスなどの細胞内寄生体。 ・食細胞異常(慢性肉芽腫症など):カタラーゼ陽性菌、真菌。 ・補体異常(C5〜C9欠損):ナイセリア属(髄膜炎菌など)。

POINT

・慢性肉芽腫症は、NADPHオキシダーゼ欠損により好中球が活性酸素をつくれず、貪食した菌を殺せない食細胞機能異常症 ・大部分がX連鎖劣性遺伝で男児に多い ・カタラーゼ陽性菌(黄色ブドウ球菌、セラチア、バークホルデリア、ノカルジアなど)と真菌(アスペルギルス)の感染を反復する ・殺しきれない病原体を囲んで全身に肉芽腫を形成する ・診断はNBT還元試験陰性、現在はDHR試験(フローサイトメトリー) ・好中球数は正常〜増加、免疫グロブリンは正常〜高値 ・胸腺形成不全はDiGeorge症候群、ウイルス感染の重症化はT細胞系免疫不全の特徴

※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。