StudyMed医師国家試験

培養できない真菌を「銀」で浮かび上がらせる―AIDSの肺炎を確定するGrocott染色

第114回医師国家試験 F問題 第67問(連問)

国試問題にチャレンジ

第114回 F問題 第67問

連問の共通文

次の文を読み,66~68の問いに答えよ。 42歳の男性。息切れを主訴に来院した。 現病歴:先週から労作時に息切れがしていた。食欲も低下し仕事も休んでいたが,息切れが次第に悪化したため来院した。 既往歴:この1年間で帯状疱疹を3回発症し,いずれも抗ウイルス薬で治療した。 生活歴:1人暮らし。喫煙は10本/日。飲酒は機会飲酒。 社会歴:職業はコンサルタント会社勤務。 家族歴:父は肝癌で死亡。 現症:意識は清明。身長175cm,体重44kg。体温37.8℃。脈拍100/分,整。血圧124/60mmHg。呼吸数32/分。SpO2 92%(room air)。眼瞼結膜と眼球結膜とに異常を認めない。舌に腫瘤状病変を認める。心音に異常を認めない。両側上胸部で吸気終末にfine cracklesを聴取する。腹部は平坦,軟で,肝・脾を触知しない。 検査所見:血液所見:赤血球390万,Hb 10.0g/dL,Ht 32%,白血球8,200,CD4陽性細胞数35/μL(基準800~1,200),血小板12万。血液生化学所見:総蛋白7.2g/dL,総ビリルビン1.0mg/dL,直接ビリルビン0.6mg/dL,AST 22U/L,ALT 16U/L,LD 380U/L(基準120~245),CK 30U/L(基準30~140)。CRP 7.3mg/dL,抗HIV抗体スクリーニング検査陽性,Western blot法によるHIV-1抗体確認検査陽性。喀痰抗酸菌染色は3回陰性。クリプトコックス血清抗原陰性。動脈血ガス分析(room air):pH 7.48,PaCO2 30Torr,PaO2 68Torr,HCO3- 24mEq/L。胸部CT(A)を別に示す。

 肺病変の確定診断のために気管支肺胞洗浄を行った。  得られた検体の病理診断をする際に,最も有用な染色法はどれか。

第114回 F問題 第67問の問題画像
  1. a.Gram染色
  2. b.Grocott染色
  3. c.H-E染色
  4. d.Papanicolaou染色
  5. e.墨汁染色

対話形式の解説

ドクタードクター
今回は、AIDS患者の肺病変を気管支肺胞洗浄で確定診断するとき、どの染色を選ぶかという問題だ。まずは「何の病原体を探しにいくのか」を決めること、そしてその病原体が「どの染色で見えるのか」を結びつけることがカギになる。最初に、この患者さんの背景から考えてみよう。帯状疱疹を1年で3回、そしてHIV陽性でCD4が著しく低い。ここから何が言えるかな。
医学生医学生
細胞性免疫がかなり落ちているということですよね。CD4が200を切ると日和見感染が増えると、感染症の講義で習いました。
ドクタードクター
その通り。今回はさらに低く、50を下回る高度の免疫不全だ。そこに亜急性に進む息切れ、低酸素血症、LDの上昇、両側上肺野優位の広いすりガラス陰影がそろっている。どの病原体を一番に考える?
医学生医学生
ニューモシスチス肺炎だと思います。でも結核やクリプトコックスも日和見感染なので、ちょっと迷いました。
ドクタードクター
鑑別に挙げるのは大事な姿勢だよ。ただ、喀痰の抗酸菌染色が3回陰性で、クリプトコックスの血清抗原も陰性だから、どちらも積極的には考えにくい。サイトメガロウイルス肺炎は鑑別に残るけれど、臨床像からはまずニューモシスチス肺炎が最有力だ。
医学生医学生
ニューモシスチスって、昔は原虫に分類されていたんですよね。微生物学の講義で、今は真菌だと聞いて驚いた記憶があります。
ドクタードクター
よく覚えているね。Pneumocystis jiroveciiは真菌に分類されるけれど、人工培地で培養できないという大きな特徴がある。だから確定診断は、気管支肺胞洗浄液や誘発喀痰、肺生検の中に菌体を直接見つけるしかないんだ。そこで染色法の選択が重要になる。
医学生医学生
真菌なら、細胞壁を染めればいいんでしょうか。
ドクタードクター
まさにそこがポイント。ニューモシスチスの嚢子の壁はβ-Dグルカンなどの多糖類に富んでいる。この多糖類を酸化して銀を沈着させ、黒褐色に染め出すのがGrocott染色、つまりメテナミン銀染色だ。円形からヘルメット状、カップ状につぶれた嚢子が黒くくっきり見えるので、これが最も有用な染色になる。
医学生医学生
病理実習でアスペルギルスの標本を見たとき、Grocott染色で菌糸が真っ黒に染まっていたのを思い出しました。
ドクタードクター
そう、Grocott染色はアスペルギルスやカンジダ、ムーコルなど真菌全般に使える定番の特殊染色なんだ。では他の選択肢も確認しよう。Gram染色はどうかな。
医学生医学生
一般細菌をグラム陽性と陰性に分ける迅速検査ですよね。細菌性肺炎なら使いますけど……。
ドクタードクター
そう。ニューモシスチスはGram染色ではほとんど染まらないので、同定には向かない。次にH-E染色。これは組織標本の基本だね。
医学生医学生
H-E染色でも、何か所見は見えないんですか。
ドクタードクター
いい疑問だね。肺組織をH-E染色で見ると、肺胞腔内を好酸性で泡沫状、蜂の巣のような滲出物が埋めている像が見える。これは診断の手がかりにはなるけれど、菌体そのものは染まらない。確定には特殊染色が必要なんだ。
医学生医学生
Papanicolaou染色は細胞診の標準なので、洗浄液ならこれかなと一瞬思いました。
ドクタードクター
引っかかりやすいところだね。Papanicolaou染色は核の性状がよく見えるので、悪性細胞の検出や、サイトメガロウイルス感染細胞の大きな核内封入体、いわゆるふくろうの目を見つけるのには役立つ。だから鑑別のCMV肺炎の評価には意味がある。でもニューモシスチスの菌体を明瞭には染められない。
医学生医学生
墨汁染色はクリプトコックスですよね。莢膜が白く抜けて見えるやつです。
ドクタードクター
その通り。墨汁で背景を黒くして、莢膜を持つクリプトコックスを白く浮かび上がらせる陰性染色で、主に髄膜炎を疑ったときの髄液検査で使う。ニューモシスチスには厚い莢膜がないし、この患者さんは血清抗原も陰性だから役に立たない。
医学生医学生
病原体ごとに染色法をセットで覚えておけばいいんですね。抗酸菌ならZiehl-Neelsen染色、クリプトコックスなら墨汁、真菌全般ならGrocott、という感じで。
ドクタードクター
完璧な整理だ。発展として、ギムザ染色やDiff-Quik染色ではニューモシスチスの栄養体や嚢子内の小体が見えるので、Grocott染色と組み合わせることもある。PCR法は感度が高いけれど、定着しているだけでも陽性になるから臨床像と合わせて判断する。血清β-Dグルカンの上昇も補助診断として有用だ。
医学生医学生
治療はST合剤でしたよね。抗HIV療法はすぐ始めるんですか。
ドクタードクター
ST合剤が治療と予防の第一選択だね。抗HIV療法は、ニューモシスチス肺炎の治療を始めてからおおむね2週間以内に開始することが推奨されている。ただし免疫が回復する過程で炎症がかえって悪化する免疫再構築症候群には注意が必要だ。臨床では、AIDSの初発症状としてこの肺炎で受診する人も少なくないから、原因不明の低酸素血症とすりガラス陰影を見たらHIVを思い浮かべることが大切だよ。

まとめ

CD4陽性細胞が著減したAIDS患者で、亜急性の呼吸困難、低酸素血症、LD上昇、両側のすりガラス陰影がみられればニューモシスチス肺炎を第一に考えます。病原体のPneumocystis jiroveciiは培養できない真菌であり、気管支肺胞洗浄液などで菌体を直接証明するには、嚢子壁の多糖類を黒褐色に染めるGrocott染色が最も有用です。Gram染色は一般細菌、墨汁染色はクリプトコックス、Papanicolaou染色は悪性細胞やCMVの核内封入体、H-E染色は泡沫状滲出物の観察に用いられますが、いずれも菌体の確認には適しません。補助的にギムザ染色やPCR、血清β-Dグルカンも用い、治療はST合剤が第一選択です。病原体と染色法を対応づけて理解することは、病理・感染症診断の基本であり、日和見感染症の迅速な確定診断につながります。

解答・解説

正解はbです

所見の整理と診断

42歳男性で、1週間前からの労作時呼吸困難が悪化している。この1年で帯状疱疹を3回繰り返し、細胞性免疫の低下が疑われる。抗HIV抗体スクリーニング陽性とWestern blot法による確認検査陽性からHIV感染症と確定し、CD4陽性T細胞数は35/μLと著減している(200/μL未満は日和見感染症の高リスク域)。発熱、頻呼吸、SpO2 92%、両側上胸部の吸気終末fine crackles、LD 380U/Lの上昇、PaO2 68Torr・PaCO2 30Torrの低酸素血症とA-aDO2開大(約44.5Torr)、胸部CTでの両側上葉の広範なすりガラス陰影(小葉間隔壁の肥厚や小嚢胞を伴う)がみられる。喀痰抗酸菌塗抹3回陰性、クリプトコックス血清抗原陰性で、抗酸菌症とクリプトコックス症は考えにくい。以上から、AIDSに合併したニューモシスチス肺炎(PCP)が最も考えられる。鑑別としてサイトメガロウイルス(CMV)肺炎が残る。

設問の考え方

PCPの原因であるPneumocystis jiroveciiは培養ができないため、確定診断は気管支肺胞洗浄液(bronchoalveolar lavage fluid: BALF)や誘発喀痰、肺生検組織の中に菌体を直接見つけることで行う(補助的にPCR法も用いられる)。菌体はGram染色やH-E染色ではほとんど染まらず見逃されやすい。Pneumocystisの嚢子(シスト)の壁は多糖類(β-Dグルカンなど)に富み、これを黒褐色に染め出す鍍銀染色であるGrocott染色(Grocottメテナミン銀染色)で、円形~ヘルメット状・カップ状の嚢子が明瞭に観察できる。したがって最も有用な染色法はGrocott染色である。

選択肢考察

  1. ×a.  Gram染色

    Gram染色は細菌を細胞壁の構造の違いによってグラム陽性菌(青紫)とグラム陰性菌(赤)に染め分ける方法で、一般細菌による肺炎の起炎菌推定に用いる迅速検査である。Pneumocystisは真菌であるが、Gram染色では菌体がほとんど染まらず、同定には適さない。

  2. ○b.  Grocott染色

    Grocott染色(Grocottメテナミン銀染色)は、真菌の細胞壁の多糖類を酸化してアルデヒド基を生じさせ、そこに銀を沈着させて黒褐色に染める鍍銀染色である。Pneumocystisの嚢子壁が明瞭に黒く染まり、BALFや肺組織中で特徴的なカップ状・円形の嚢子として認識できるため、PCPの病理診断で最も有用である。アスペルギルスやカンジダなど他の真菌の検出にも広く用いられる。なお、嚢子の内部や栄養体は Giemsa染色(Diff-Quik染色)で観察でき、組み合わせることもある。

  3. ×c.  H-E染色

    H-E(ヘマトキシリン・エオジン)染色は、核を青紫、細胞質や間質をピンクに染める病理組織の基本染色で、主に生検組織の切片に用いる。PCPの肺組織では、肺胞腔内を好酸性で泡沫状(蜂の巣状)の滲出物が満たす特徴的な像がみられ、診断の手がかりにはなるが、菌体そのものは染め出されない。確定には特殊染色が必要であり、BALFの細胞診でも一般的な方法ではない。

  4. ×d.  Papanicolaou染色

    Papanicolaou染色は細胞診の標準的な染色法で、核の性状を詳しく観察できるため、喀痰・BALFなどでの肺癌細胞などの悪性細胞の検出に用いる。また、CMV感染細胞にみられる大型の核内封入体(ふくろうの目:owl's eye)の検出にも役立つため、本例の鑑別であるCMV肺炎の評価には意味がある。PCPでは肺胞内の泡沫状物質として見えることはあるが、Pneumocystisの菌体を明瞭に染めることはできず、PCPの確定には不向きである。

  5. ×e.  墨汁染色

    墨汁染色は、墨汁の粒子で背景を黒くし、染まらない莢膜を持つ菌体を白く抜けた輪として浮かび上がらせる陰性染色法である。莢膜を持つCryptococcus neoformansの検出に用いられ、主にクリプトコックス髄膜炎を疑う髄液検査で行う。Pneumocystisには厚い莢膜がないため役に立たず、本例ではクリプトコックス血清抗原も陰性である。

主な特殊染色と対象

・Grocott染色(メテナミン銀染色): 真菌全般(Pneumocystis、アスペルギルス、カンジダ、ムーコル〈ムコール〉など)。黒褐色に染まる。 ・PAS(periodic acid-Schiff)染色: 真菌、グリコーゲン、粘液多糖類など。赤紫色。 ・Giemsa染色(Diff-Quik染色): Pneumocystisの栄養体・嚢子内の小体、マラリア原虫、トキソプラズマなど。 ・Ziehl-Neelsen染色(抗酸性染色): 結核菌・非結核性抗酸菌。赤色。 ・墨汁染色: クリプトコックス(莢膜)。 ・Gram染色: 一般細菌の分類。 ・Papanicolaou染色: 細胞診(悪性細胞、CMVの核内封入体など)。 ・Warthin-Starry染色: スピロヘータ、Helicobacter pylori、Bartonella など。

ニューモシスチス肺炎の診断

・病原体Pneumocystis jiroveciiは真菌に分類されるが、人工培地で培養できない。 ・検体: 誘発喀痰、BALF(感度が高い)、経気管支肺生検。 ・検出法: Grocott染色、Giemsa/Diff-Quik染色、蛍光抗体法、PCR法。PCRは高感度だが保菌(定着)も陽性になるため、臨床像と合わせて判断する。 ・補助検査: 血清β-Dグルカン上昇(Pneumocystisの嚢子壁に含まれる)、LD上昇、KL-6上昇。 ・ST合剤は治療・予防の第一選択。HIV患者ではPCP治療開始後、おおむね2週間以内に抗HIV療法(ART)を開始することが推奨される(免疫再構築症候群に注意)。

CMV肺炎との鑑別

CMV肺炎もAIDS患者で両側すりガラス陰影を呈しうる。CMVはCD4数50/μL未満でリスクが高まり、診断にはCMV抗原血症(pp65抗原陽性細胞)、組織・BALFでの核内封入体(owl's eye)や免疫染色が用いられる。

POINT

・PCPの確定診断はBALF・誘発喀痰などでの菌体証明。第一に挙げる染色はGrocott染色(嚢子壁が黒く染まる)。 ・Pneumocystisは真菌で、培養できない。β-Dグルカンが上昇する。 ・墨汁染色 → クリプトコックス、Ziehl-Neelsen染色 → 抗酸菌、Gram染色 → 一般細菌、Papanicolaou染色 → 悪性細胞・CMV封入体。 ・H-E染色ではPCPの肺胞内泡沫状滲出物は見えるが菌体は染まらない。

※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。