StudyMed医師国家試験

紫の双球菌が語る犯人―喀痰Gram染色で読み解く市中肺炎

第115回医師国家試験 D問題 第65問

国試問題にチャレンジ

第115回 D問題 第65問

41歳の女性。3日前からの発熱と黄色膿性痰を主訴に来院した。市販の解熱薬を内服していたが,改善しないため受診した。7年前から気管支喘息に対して吸入ステロイド薬を定期的に使用している。体温37.4℃。脈拍104/分,整。血圧118/62mmHg。呼吸数18/分。SpO2 95%(room air)。左下胸部にcoarse cracklesを聴取する。血液所見:赤血球456万,Hb 13.0g/dL,Ht 39%,白血球19,800(好中球85%,好酸球1%,好塩基球1%,単球5%,リンパ球8%),血小板34万。CRP 15mg/dL。胸部エックス線写真(A)及び喀痰Gram染色標本(B)を下に示す。  原因微生物として考えられるのはどれか。

第115回 D問題 第65問の問題画像
  1. a.Haemophilus influenzae
  2. b.Moraxella catarrhalis
  3. c.Mycoplasma pneumoniae
  4. d.Staphylococcus aureus
  5. e.Streptococcus pneumoniae

対話形式の解説

ドクタードクター
今回は、市中肺炎の原因微生物をGram染色から推定する問題だ。注目点は2つ。まず臨床像から「細菌性肺炎か非定型肺炎か」を見きわめること、そしてGram染色で見える菌の「色」と「形」を読むことだ。最初に、この患者さんの肺炎は細菌性と非定型、どちららしいと思う?
医学生医学生
黄色い膿性痰があって、白血球も好中球優位にかなり増えているので、細菌性だと思います。
ドクタードクター
その通り。局所でcoarse cracklesが聴こえ、胸部エックス線写真では左下葉を主体とした浸潤影があって、横隔膜とのシルエットが一部不鮮明になっている。急な発症、膿性痰、局所のラ音、好中球増多、区域性の浸潤影という組み合わせは、細菌性肺炎の典型なんだ。
医学生医学生
呼吸器内科の講義で、細菌性と非定型の鑑別項目を習いました。年齢60歳未満とか、白血球1万未満とか……。
ドクタードクター
よく覚えているね。日本呼吸器学会の鑑別項目では、60歳未満、基礎疾患が軽微、頑固な咳、聴診所見が乏しい、痰がない、白血球1万未満のうち多くを満たせば非定型を疑う。この患者さんは年齢こそ若いけれど、膿性痰も局所ラ音も白血球増多もあるから、細菌性に傾く。では本題のGram染色だ。好中球の周りや内部に、紫色に染まる球菌が2個ずつ対になって見え、一部は短い連鎖をつくっている。好中球に取り込まれている菌もある。
医学生医学生
紫色ならGram陽性ですね。陽性球菌だと、黄色ブドウ球菌と肺炎球菌の2つが候補になりそうです。
ドクタードクター
そう絞り込めれば半分は解けている。決め手は配列だ。黄色ブドウ球菌は分裂面が一定しないので、ブドウの房のような不規則な集塊をつくる。一方、肺炎球菌はやや先のとがったランセット形の菌が2個対になる双球菌で、周囲に莢膜による透明なハローが見えることもある。
医学生医学生
2個ずつ対で貪食されているなら、肺炎球菌ということですね。市中肺炎で一番多い原因菌でもありますし。
ドクタードクター
正解。肺炎球菌は国内外で市中肺炎の起炎菌として最多で、臨床像ともよく合う。ちなみに貪食像が大事なのは、好中球が実際に戦っている相手、つまり起炎菌である可能性が高いからなんだ。では、ほかの選択肢も確認しよう。インフルエンザ菌はどう見える?
医学生医学生
微生物学実習で、赤く染まる小さな桿菌として見た気がします。COPDの患者さんに多いと習いました。
ドクタードクター
その通り。Gram陰性の短桿菌、いわゆる球桿菌で、肺炎球菌に次いで多い起炎菌だ。色も形も今回とは違う。モラクセラ・カタラーリスはどうかな。
医学生医学生
あれも双球菌じゃなかったでしたっけ。形だけなら肺炎球菌と紛らわしいです。
ドクタードクター
いいところに気づいたね。モラクセラはソラマメ形の菌が向かい合う双球菌だけど、Gram陰性で赤く染まる。双球菌という形だけで飛びつかず、色とセットで判断することが大切だ。慢性呼吸器疾患の患者さんや冬季に多い菌だよ。
医学生医学生
マイコプラズマは、そもそもGram染色に写らないんですよね。細胞壁がないから。
ドクタードクター
その理解で合っている。細胞壁がないのでGram染色では菌体を確認できないし、βラクタム系も効かない。若年者に多く、頑固な乾性咳嗽が目立って膿性痰は少なく、白血球数も正常範囲のことが多い。診断には抗原検査やLAMP法・PCR法などの核酸増幅検査、血清抗体価を使う。今回の膿性痰と著明な好中球増多とは合わないね。
医学生医学生
臨床像で細菌性か非定型かを分けて、Gram染色の色と配列で菌を絞る、という2段階ですね。
ドクタードクター
そう。最後に臨床での注意点だ。Gram染色は検体の質が命で、扁平上皮細胞が多いものは唾液の混入なので信頼性が低い。好中球が多く扁平上皮細胞が少ない良質な痰で評価しよう。肺炎球菌が疑わしければ、尿中肺炎球菌抗原や血液培養で診断を補強できる。
医学生医学生
治療は、感受性があればペニシリン系でいいんでしょうか。
ドクタードクター
そう、感受性が保たれていればアンピシリンや高用量アモキシシリンなどペニシリン系が第一選択になる。Gram染色で起炎菌を推定できれば、広域抗菌薬に頼らず狭いスペクトラムで治療を始められる。これは耐性菌を増やさないためにも重要だ。予防としては、高齢者や慢性心肺疾患、脾摘後など、重症化リスクのある人への肺炎球菌ワクチン接種も忘れないでおこう。

まとめ

急性発症の発熱、膿性痰、局所の水泡音、好中球優位の白血球増多、区域性の浸潤影がそろえば、まず細菌性の市中肺炎を考えます。喀痰Gram染色で好中球に貪食されたGram陽性双球菌(ランセット形、莢膜によるハロー)を認めれば、市中肺炎の最多起炎菌である肺炎球菌と推定できます。同じGram陽性球菌でもブドウの房状なら黄色ブドウ球菌、Gram陰性双球菌ならモラクセラ、Gram陰性短桿菌ならインフルエンザ菌であり、細胞壁を欠くマイコプラズマはGram染色で染まりません。良質な検体でのGram染色に尿中抗原や血液培養を組み合わせると、迅速に起炎菌を絞り込み、ペニシリン系など狭域の抗菌薬で治療を開始できます。「色」と「配列」を読むGram染色の基本は、抗菌薬の適正使用を支える臨床の土台になります。

解答・解説

正解はeです

所見の整理

・41歳女性、3日前からの急性の発熱と黄色膿性痰。市販の解熱薬で改善しない。 ・基礎疾患として気管支喘息があり、吸入ステロイド薬(ICS)を定期使用している。 ・脈拍104/分と頻脈、SpO2 95%(室内気)と軽度の酸素化低下。左下胸部でcoarse crackles(水泡音:気道内の分泌物によって生じる粗い断続性ラ音)を聴取。 ・白血球19,800/μLで好中球85%と好中球優位の著明な増多、CRP 15mg/dLと強い炎症反応。好酸球は1%で、喘息の増悪を思わせる好酸球増多はない。 ・胸部エックス線写真(A):左中~下肺野に浸潤影がある。心陰影の左縁は比較的追えるが、横隔膜との境界が一部不鮮明になっており(シルエットサイン)、左下葉を主体とする陰影と考えられる。 ・喀痰Gram染色(B):赤く染まった好中球の周囲や内部に、紫色(Gram陽性)に染まる球菌が2個ずつ対をなす双球菌(一部は短い連鎖状)として観察される。好中球による貪食像もみられる。

診断へのプロセス

急性発症の発熱、膿性痰、局所の水泡音、好中球優位の白血球増多とCRP高値、胸部エックス線写真での浸潤影がそろっており、病院外で発症していることから市中肺炎と診断できる。発症が急で膿性痰を伴い、浸潤影が区域性・大葉性に広がる点は、細菌性肺炎の典型像である(非定型肺炎では痰が少なく乾性咳嗽が目立ち、白血球数が正常範囲にとどまることが多い)。

原因微生物の推定

設問は原因微生物を問うている。決め手は喀痰Gram染色である。良質な喀痰(好中球が多く扁平上皮細胞が少ない)で好中球に貪食されたGram陽性双球菌が見えれば、肺炎球菌(Streptococcus pneumoniae)と推定できる。肺炎球菌は市中肺炎の原因菌として国内外で最も多く、本例の臨床像とも一致する。選択肢のうち、Gram陽性球菌はStaphylococcus aureusとStreptococcus pneumoniaeの2つだが、黄色ブドウ球菌はブドウの房状の集塊をつくり、双球菌の形態はとらない。

選択肢考察

  1. ×a.  Haemophilus influenzae

    インフルエンザ菌は肺炎球菌に次いで頻度の高い市中肺炎の起炎菌で、慢性閉塞性肺疾患(COPD)など慢性呼吸器疾患をもつ患者や高齢者でよくみられる。しかしGram染色では赤く染まる小型のGram陰性短桿菌(球桿菌)として観察される。本例の紫色に染まる双球菌とは染色性も形態も一致しない。

  2. ×b.  Moraxella catarrhalis

    モラクセラ・カタラーリスも市中肺炎や気管支炎の原因になり、とくに慢性呼吸器疾患の患者や冬季に多い。双球菌の形をとる点は肺炎球菌と似るが、Gram陰性(赤色)の双球菌で、ソラマメ形の菌が向かい合った形をとる。本例の菌はGram陽性(紫色)であり、合致しない。

  3. ×c.  Mycoplasma pneumoniae

    肺炎マイコプラズマは非定型肺炎の代表的な原因微生物である。細胞壁をもたないためGram染色では染まらず、喀痰中に菌体を確認できない。また、マイコプラズマ肺炎は若年者に多く、頑固な乾性咳嗽が目立ち、膿性痰は少なく、白血球数は正常範囲のことが多い。本例は黄色膿性痰、著明な好中球増多、Gram陽性菌の貪食像があり、細菌性肺炎の像である。なお、マイコプラズマの培養には特殊培地(PPLO培地)が必要で時間がかかるため、診断には抗原検査や核酸増幅検査(LAMP法、PCR法)、血清抗体価が用いられる。

  4. ×d.  Staphylococcus aureus

    黄色ブドウ球菌はGram陽性球菌である点は本例と共通するが、分裂面が一定しないため不規則なブドウの房状の集塊として観察され、2個ずつ対になる双球菌の形態はとらない。市中肺炎の原因としての頻度は低く、インフルエンザ後の二次性細菌性肺炎や、高齢者・基礎疾患のある患者、医療関連肺炎で問題となる。空洞形成や膿胸を伴いやすく、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)にも注意が必要である。

  5. ○e.  Streptococcus pneumoniae

    肺炎球菌はGram陽性の双球菌で、ランセット形(やや先のとがった楕円形)の菌体が2個対になり、周囲に莢膜による透明帯(ハロー)がみられることがある。短い連鎖をつくることもある。本例の喀痰Gram染色では、好中球に貪食されたGram陽性双球菌がみられ、肺炎球菌の所見に一致する。市中肺炎の原因として最も多い菌であり、急性発症の高熱、膿性~さび色痰、大葉性・区域性の浸潤影、好中球優位の白血球増多という臨床像もよく合う。尿中肺炎球菌抗原検査を追加すれば、迅速に診断を補強できる。

喀痰Gram染色の意義

Gram染色は数分~十数分で結果が得られ、培養結果を待たずに原因菌を推定して抗菌薬を選ぶ(エンピリック治療を絞り込む)ために役立つ。評価にあたっては検体の質が重要で、扁平上皮細胞が多い検体は唾液の混入を意味し信頼性が低い。好中球が多く扁平上皮細胞が少ない検体(Geckler分類4~5群など)で、好中球による貪食像がみられる菌は起炎菌である可能性が高い。

主な市中肺炎起炎菌のGram染色像

・肺炎球菌:Gram陽性双球菌(ランセット形、莢膜あり) ・黄色ブドウ球菌:Gram陽性球菌、ブドウの房状 ・インフルエンザ菌:Gram陰性短桿菌(球桿菌) ・モラクセラ・カタラーリス:Gram陰性双球菌 ・肺炎桿菌(Klebsiella pneumoniae):太いGram陰性桿菌、莢膜が厚い ・マイコプラズマ、クラミジア(クラミドフィラ)、レジオネラ:通常のGram染色では確認しにくい(マイコプラズマは細胞壁欠如、クラミジアは偏性細胞内寄生、レジオネラは染色性が弱い)

肺炎球菌性肺炎

市中肺炎の起炎菌として最多である。高齢者、慢性心肺疾患、糖尿病、脾摘後などはリスク因子で、重症化しやすい。診断には喀痰Gram染色・培養、尿中抗原検査、血液培養が用いられる。治療の第一選択は、感受性が保たれていればペニシリン系(アンピシリン、高用量アモキシシリンなど)である。予防として、高齢者や基礎疾患のある人には肺炎球菌ワクチンの接種が推奨される。

細菌性肺炎と非定型肺炎の鑑別(日本呼吸器学会の鑑別項目)

①年齢60歳未満、②基礎疾患がない・または軽微、③頑固な咳がある、④胸部聴診上所見が乏しい、⑤痰がない・または迅速診断法で原因菌が証明されない、⑥末梢血白血球数が10,000/μL未満、の6項目のうち4項目以上(①~⑤の5項目なら3項目以上)を満たせば非定型肺炎を疑う。本例は膿性痰、聴診での水泡音、白血球19,800/μLがあり、細菌性肺炎に合致する。

POINT

・市中肺炎の起炎菌として最も多いのは肺炎球菌である。 ・喀痰Gram染色で好中球に貪食されたGram陽性双球菌をみたら肺炎球菌を考える。 ・Gram陽性球菌でもブドウの房状なら黄色ブドウ球菌、Gram陰性双球菌ならモラクセラ、Gram陰性短桿菌ならインフルエンザ菌。 ・マイコプラズマは細胞壁がなくGram染色で染まらない。 ・膿性痰、局所ラ音、白血球増多は細菌性肺炎を示唆する。

※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。