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ステロイド内服中の急速な呼吸不全―培養できない真菌を「銀で黒く」染め出すGrocott染色

第119回医師国家試験 F問題 第72問（連問）

国試問題にチャレンジ

第119回 F問題 第72問

連問の共通文

次の文を読み，72～74の問いに答えよ。 82歳の女性。発熱と呼吸困難を主訴に来院した。 現病歴：3日前から発熱と乾性咳嗽が出現，2日前から労作時の呼吸困難も出現したため受診した。同居している家族を含め，周囲で上気道炎症状のある人はいない。 既往歴：2年前から特発性間質性肺炎と診断され，3か月前の急性増悪の際にステロイドパルス療法が行われ，その後漸減しながら現在プレドニゾロン25mg/日と抗線維化薬を内服している。その他の薬は副作用のため中断している。 生活歴：喫煙歴はない。自宅で夫と息子夫婦の4人暮らし。ADLは自立。毎日近所を散歩している。室内で犬を1匹飼っている。3か月前にインフルエンザワクチンと新型コロナウイルスワクチンを接種している。 家族歴：父が82歳時に肺癌で死亡。 現症：意識は清明。身長155cm，体重60kg。体温37.8℃。脈拍84/分，整。血圧130/76mmHg。呼吸数28/分。SpO2 88％（room air）。心音に異常は認めない。呼吸音は両側下肺背側にfine cracklesを聴取する。腹部は平坦，軟で，肝・脾を触知しない。下腿に浮腫を認めない。 検査所見：尿所見：蛋白（－），糖3＋，ケトン体2＋，潜血1＋。血液所見：赤血球412万，Hb 12.3g/dL，Ht 38％，白血球11,400（分葉核好中球89％，単球1％，リンパ球10％），血小板24万，Dダイマー1.0μg/mL（基準1.0以下）。血液生化学所見：総蛋白5.1g/dL，アルブミン3.0g/dL，総ビリルビン0.7mg/dL，AST 25U/L，ALT 21U/L，LD 549U/L（基準124～222），ALP 39U/L（基準38～113），γ-GT 30U/L（基準9～32），尿素窒素17mg/dL，クレアチニン0.5mg/dL，血糖144mg/dL，HbA1c 6.1％（基準4.9～6.0），Na 135mEq/L，K 3.9mEq/L，Cl 94mEq/L，KL-6 4,482U/mL（基準500未満）。免疫血清学所見：CRP 4.7mg/dL，β-D-グルカン210pg/mL（基準10以下）。インフルエンザウイルス迅速抗原検査陰性，新型コロナウイルス〈SARS-CoV-2〉抗原定性検査陰性，サイトメガロウイルス抗原陰性。胸部エックス線写真（A）と胸部単純CT（B）とを示す。

気管支鏡検査を行い，気管支肺胞洗浄液を採取した。 確定診断に有用な染色法はどれか。

第119回 F問題 第72問の問題画像
  1. a.Gram染色
  2. b.Grocott染色
  3. c.Congo-Red染色
  4. d.Papanicolaou染色
  5. e.Ziehl-Neelsen染色
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対話形式の解説

ドクタードクター
今回は、ステロイドを長く飲んでいる間質性肺炎の患者さんに起きた急な呼吸不全から、原因微生物を推定し、確定診断に使う染色法を選ぶ問題だ。着眼点は、免疫状態、症状の進み方、そしてβ-D-グルカンを含む血液検査の組み合わせ。まず、この患者さんの免疫状態をどう捉えるかな。
医学生医学生
プレドニゾロン25mg/日をずっと飲んでいるので、日和見感染のリスクが高い状態だと思います。
ドクタードクター
その通り。プレドニゾロン換算で20mg/日以上を数週間以上続けていると、細胞性免疫が落ちて日和見感染が起こりやすくなる。しかも他の薬を副作用で中断しているから、ST合剤の予防内服が行われていない可能性もある。そこに数日で進む発熱、乾いた咳、低酸素血症が出てきた。
医学生医学生
既存の間質性肺炎があるので、急性増悪も考えてしまいます。KL-6もかなり高いですし。
ドクタードクター
いい鑑別だね。ただ、KL-6は間質性肺炎の活動性マーカーであると同時に、ニューモシスチス肺炎でも上がるから、両者の区別には使えない。決め手になるのはβ-D-グルカンの著明な上昇だ。これは真菌の細胞壁成分で、Pneumocystis jiroveciiの嚢子壁にも多く含まれている。
医学生医学生
CTで両側びまん性のすりガラス陰影があって、LDも高い。β-D-グルカン高値と合わせると、ニューモシスチス肺炎ですね。
ドクタードクター
その通り。CTでは既存の間質性変化に加えて、両肺にびまん性のすりガラス陰影が広がっている。ウイルスの迅速検査やサイトメガロウイルス抗原が陰性なのも、他の候補を下げる材料になる。では、確定診断はどうする？
医学生医学生
微生物学の講義では、ニューモシスチスは培養できないと習いました。だから菌体そのものを見つける必要があるんですよね。
ドクタードクター
よく覚えているね。培養できないから、気管支肺胞洗浄液などの検体で菌体を直接証明する。そこで使うのがGrocott染色、つまりメテナミン銀染色だ。真菌の細胞壁の多糖類を酸化して銀で黒褐色に染める鍍銀染色で、嚢子壁が黒い円形やカップ状の構造として浮かび上がる。
医学生医学生
病理実習でアスペルギルスの菌糸が真っ黒に染まった標本を見ました。あれもGrocott染色でした。
ドクタードクター
そう、アスペルギルスやクリプトコックスなど真菌全般に使える染色だ。ニューモシスチスは昔は原虫と考えられていたけれど、今は真菌に分類されているから、真菌を染める方法で見つかるわけだね。では他の染色も整理しよう。Gram染色はどうかな。
医学生医学生
一般細菌を紫と赤に染め分ける方法なので、真菌のニューモシスチスはうまく染まらないと思います。
ドクタードクター
正解。Gram染色はほとんど役に立たない。Ziehl-Neelsen染色は？
医学生医学生
結核菌などの抗酸菌を赤く染める方法です。ステロイド内服中だと結核も心配になりますが…。
ドクタードクター
その心配は臨床的にとても大切だよ。ただ、今回の臨床像はニューモシスチス肺炎を強く示唆していて、ニューモシスチスは抗酸性を示さないから、この染色では検出できない。次にCongo-Red染色はどうだろう。
医学生医学生
アミロイドを染めて、偏光でアップルグリーンに光るものですね。感染症とは関係なさそうです。
ドクタードクター
その通り。アミロイドーシスの診断用だ。最後にPapanicolaou染色。
医学生医学生
婦人科の実習で子宮頸部細胞診に使っていました。悪性細胞を探す染色ですよね。
ドクタードクター
そう、細胞診の基本の染色だ。ニューモシスチス肺炎では洗浄液中に泡沫状の滲出物が見えて手がかりになることはあるけれど、菌体そのものをはっきり染め出せないので、確定診断の方法としてはGrocott染色に劣る。
医学生医学生
染色法と対象をセットで覚えておけば解ける問題なんですね。
ドクタードクター
その通り。発展知識もまとめておこう。嚢子壁はGrocott染色、栄養体や嚢子内の核はDiff-Quik染色やGiemsa染色で見る。HIV以外の患者さんでは菌量が少なく検鏡で見つからないこともあるから、PCR法が補助的に使われる。ただしPCRは保菌でも陽性になりうるので、臨床像と合わせて判断する。また、ニューモシスチスは細胞膜にエルゴステロールがほとんどないので、アムホテリシンBやアゾール系は効かない。
医学生医学生
だから治療や予防にはST合剤を使うんですね。
ドクタードクター
そう。そして非HIVの患者さんのニューモシスチス肺炎は、HIV患者より発症が急で、数日で呼吸不全に進みやすく予後も悪い。ステロイドや免疫抑制薬を使う患者さんでは予防内服が適切に続いているかを確認し、乾いた咳と低酸素が出たら早めに疑うことが大切だよ。

まとめ

ステロイドを長く飲んでいる患者さんに、数日で進む発熱・乾性咳嗽・低酸素血症が出て、CTで両側びまん性すりガラス陰影、血清β-D-グルカンやLDの上昇がそろえば、ニューモシスチス肺炎を強く疑います。Pneumocystis jiroveciiは培養できないため、気管支肺胞洗浄液などで菌体を直接証明することが確定診断となり、嚢子壁を黒褐色に染めるGrocott染色が代表的な方法です。Gram染色は細菌、Ziehl-Neelsen染色は抗酸菌、Congo-Red染色はアミロイド、Papanicolaou染色は細胞診と、それぞれ対象が異なります。菌量の少ない非HIV例ではPCR法も補助的に使われ、治療と予防にはST合剤が用いられます。染色法と検出対象の対応を押さえておくことは、免疫不全患者の肺炎を素早く診断する土台になります。

解答・解説

正解はbです

所見の整理

・背景：特発性間質性肺炎（IIPs）の82歳女性。3か月前の急性増悪でステロイドパルス療法を受け、現在もプレドニゾロン25mg/日を内服中である。プレドニゾロン換算20mg/日以上を数週間以上続けている状態は、細胞性免疫が低下し日和見感染症を起こしやすい。「その他の薬は副作用のため中断している」という記載からは、予防内服（ST合剤など）が行われていない可能性も読み取れる。 ・経過：3日前からの発熱と乾性咳嗽（痰を伴わない咳）、2日前からの労作時呼吸困難と、数日単位で急速に進行している。周囲に上気道炎症状の人はいない。 ・身体所見：体温37.8℃、呼吸数28/分と頻呼吸、SpO2 88%（room air）と呼吸不全の域にある低酸素血症。両側下肺背側のfine crackles（捻髪音）は既存の間質性肺炎でも聴取されうる。 ・検査：白血球11,400（好中球優位でリンパ球は10%と相対的に減少）、CRP 4.7mg/dLと炎症反応上昇。LD 549U/Lと上昇、KL-6 4,482U/mLと著明高値、β-D-グルカン210pg/mLと著明高値。インフルエンザ・新型コロナウイルスの抗原検査は陰性、サイトメガロウイルス抗原（アンチゲネミア）も陰性。尿糖3+・血糖144mg/dL・HbA1c 6.1%はステロイドによる耐糖能異常を示唆する。 ・画像：胸部エックス線写真で両側肺野の透過性低下、胸部CTでは既存の間質性変化に加え、両側びまん性のすりガラス陰影を認める。

診断へのプロセス

ステロイド長期内服中の免疫抑制患者に、急速に進行する発熱・乾性咳嗽・低酸素血症が出現し、CTで両側びまん性すりガラス陰影、血清β-D-グルカン・LD・KL-6の上昇がそろっている。これはニューモシスチス肺炎（PCP、Pneumocystis jirovecii pneumonia）の典型像である。β-D-グルカンは真菌細胞壁の成分で、P. jiroveciiの嚢子（シスト）壁にも多く含まれるため、PCPで高値となる。KL-6は間質性肺炎の活動性マーカーだが、PCPでも上昇するため本例では両者の鑑別には使えない。 鑑別としては、間質性肺炎の急性増悪、サイトメガロウイルス肺炎（抗原陰性で可能性は低い）、インフルエンザ・COVID-19などのウイルス肺炎（迅速検査陰性）、細菌性肺炎、薬剤性肺障害が挙がるが、β-D-グルカン著明高値を最もよく説明するのはPCPである。

設問の考え方

P. jiroveciiは培養ができないため、確定診断は気管支肺胞洗浄液（BAL液）や喀痰などの検体から菌体そのものを証明することで行う。形態学的な証明には、嚢子壁を黒褐色に染め出すGrocott染色（メテナミン銀染色）が標準的に用いられる。したがって、各染色法が何を検出する目的の染色かを整理しておけば正解に至る。

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りグラム陽性（紫）と陰性（赤）に染め分け、細菌感染症の起炎菌を推定するための染色である。P. jiroveciiは真菌であり、Gram染色ではほとんど染まらず検出できないため、PCPの確定診断には役立たない。

  2. ○b.  Grocott染色

    Grocott染色（Grocott methenamine silver染色、GMS染色）は、真菌の細胞壁の多糖類を酸化して銀で黒褐色に染める鍍銀染色である。P. jiroveciiの嚢子壁が黒褐色の円形〜カップ状の構造として描出されるため、BAL液中の菌体を直接証明でき、PCPの確定診断に有用である。アスペルギルスやクリプトコックスなど他の真菌の検出にも用いられる。

  3. ×c.  Congo-Red染色

    Congo-Red（コンゴーレッド）染色はアミロイドの検出に用いる染色で、アミロイドは橙赤色に染まり、偏光顕微鏡下でアップルグリーン（緑色）の複屈折を示す。アミロイドーシスの診断に用いるものであり、感染症の病原体検出には用いない。

  4. ×d.  Papanicolaou染色

    Papanicolaou（パパニコロウ）染色は細胞の核や細胞質を染め分け、主に悪性細胞の有無を判定する細胞診に用いる染色である。PCPではBAL液中に泡沫状の好酸性滲出物がみられることがあり診断の手がかりにはなるが、P. jiroveciiの菌体自体を明瞭に染め出すことはできず、確定診断の方法としてはGrocott染色に劣る。

  5. ×e.  Ziehl-Neelsen染色

    Ziehl-Neelsen（チール・ネルゼン）染色は抗酸染色の代表で、結核菌や非結核性抗酸菌などの抗酸菌を赤色に染め出す。ステロイド内服中の患者では結核の鑑別も重要だが、本例の臨床像はPCPを示唆しており、P. jiroveciiは抗酸性を示さないため本染色では検出できない。

ニューモシスチス肺炎（PCP）の概要

・病原体：Pneumocystis jirovecii。かつては原虫と考えられていたが、現在は真菌に分類される。細胞膜にエルゴステロールをほとんど含まないため、アムホテリシンBやアゾール系抗真菌薬は無効である。培養はできない。 ・リスク因子：HIV感染症（CD4陽性T細胞数200/μL未満）、副腎皮質ステロイドの長期投与（プレドニゾロン換算20mg/日以上を4週間以上が一つの目安）、免疫抑制薬・抗癌薬の使用、造血器腫瘍、臓器移植後など、細胞性免疫の低下した状態。 ・臨床像：発熱、乾性咳嗽、進行性の呼吸困難、低酸素血症。聴診所見は乏しいことが多い。非HIV患者のPCPはHIV患者に比べ菌量が少ないが、発症が急で数日単位で呼吸不全に進行しやすく、予後も不良である。 ・検査：血清β-D-グルカン上昇、LD上昇、KL-6上昇。画像では両側びまん性のすりガラス陰影が典型で、胸膜直下が比較的保たれることがある。 ・確定診断：BAL液や誘発喀痰から菌体を証明する。嚢子壁はGrocott染色、栄養体と嚢子内の核はDiff-Quik染色やGiemsa染色で観察する。菌量の少ない非HIV例では検鏡で検出できないこともあり、感度の高いPCR法（P. jirovecii DNAの検出）が補助的に用いられる。ただしPCRは保菌（定着）でも陽性になりうるので、臨床像と合わせて判断する。

主な染色法と検出対象の整理

・Gram染色：一般細菌 ・Ziehl-Neelsen染色：抗酸菌（結核菌、非結核性抗酸菌） ・Grocott染色：真菌全般、P. jirovecii（嚢子壁） ・PAS染色：真菌、グリコーゲン、糖蛋白 ・墨汁染色：クリプトコックス（莢膜） ・Giemsa染色／Diff-Quik染色：P. jirovecii（栄養体・嚢子内の核）、マラリア原虫など ・Congo-Red染色：アミロイド ・Papanicolaou染色：細胞診（悪性細胞の判定）

POINT

・ステロイド長期内服中の患者に急速進行性の低酸素血症、両側びまん性すりガラス陰影、β-D-グルカン高値がそろえばニューモシスチス肺炎を考える。 ・P. jiroveciiは培養できないため、BAL液などで菌体を証明して確定診断する。 ・菌体の証明には嚢子壁を黒褐色に染めるGrocott染色が代表的で、Diff-Quik染色・Giemsa染色、PCR法も用いられる。 ・染色法と対象の対応（Gram＝細菌、Ziehl-Neelsen＝抗酸菌、Grocott＝真菌・ニューモシスチス、Congo-Red＝アミロイド、Papanicolaou＝細胞診）を押さえる。

※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。