VOL. 30 NO. CHEMOTHERAPY 8 939 CephalexinとMecillinamの 協 力作 川 に 関 す る研 究 大 槻 雅 子 ・奥 事 ・西 野 武 志 ・谷 野 輝 雄 京 都 鎚 科 大学 微 生 物学 教室 五 島 瑳 智 子 東 邦大 学 医 学 部 微 生 物学 教 室 (昭 和56年12月3日 Escherichia Proteus coil, spp.に Klebsiella pneumoniae, 受付) Enterobacler 対 し てCephalexinとMccillinamの こ と を Chequerboard titration method, spp., Serralia 併 用 がin vitroに Fixed combination marcescens, お い て協 力作 用 を示 す に よ り確 認 し,in vivoに method おけ る 効 果お よび そ の 作用 機 作 に つ い て も検 討 を加 えた 。 増 殖曲 線 に 及 ぼす 影 響 を 検 討 した結 果。Cephalexin,Mecillinam単 独で は ほ とん ど変 化 を示 さ ない 濃 度 を併 用 した場 合 に 濁 度 の 減 少や 殺 菌 作用 の 発 現 を 認 め,両 薬剤 間 に 協 力 作用 が あ る こ とが わか った。 マ ウス を 用 いた 実験 的 感 染 症 に 対 す る 治療 効 果の 検 討 で も,両 薬 剤 を 併 用 した 場 合,協 力作 用が み られ,治 療 効 果が 優 れ て い た 。 ま た,そ linamの 濃 度 比 はin vitroで 相 差顕 微 鏡 の と きの 血 中に おけ るCephalexi賛 走 査型 電 子顕 微 鏡 に よ り観察 した 結 果,Escherichia 長 化 が,Mecillinam作 とMccil- 協 力 作 用 が 認 め られ る割 合 と一 致 してい た 。 併 用 時 の 形態 変化 を 位 coliで はCephalexin作 用 で卵 形 細 胞 が 形 成 され,併 用時 に は 菌 体 はや や 伸 長 化 し,中 用で 伸 央 部が 膨 化 した ス ピン ドル細 胞 の 形成 を認 め た 。 この 膨 化 した 部 分 の 内 部 構造 を透 過 型 電 子 顕 微 鏡 で観 察 した ところ菌 体 内や 細 胞 壁部 分 に 著 明な 変 化 は 認 め られ なか った が,膨 容 物が 流 出 して い る像 を 捉 え る こ とが で きた 。stabilizerを 化 した 細 胞 壁 の 一 部か ら細 胞 内 用 い ス フ ェ ロプ ラス ト形 成 能に つ い て 検討 した結 果,各 々 単 独で は ス フ ェ ロ プ ラス ト形 成 が 起 こ らな い 場合 で もそ れ らの 併 用に よ り,ス フ ェ ロプ ラス トが 形 成 され る こ とを 確 認 した 。Cephalexinは と3,Mecillinamは2に ペ ニ シ リン結 合 蛋 白 質(PBPs)のla 親 和 性 を 示 し,併 用 時 に は これ らのPBPsへ Cephalexin,Mecillinamそ 相 加的 な 親 和 性 を示 し た。 れ ぞれ 単 独 あ る い は併 用 に よ りあ らか じめ作 用を 受 け たEscherichia coliの リン酸 緩 衝 液 中 で の溶 菌 活 性 は 両 薬 剤 で処 理 され る こ とに よ り単 独 処理 菌 に比 べ非 常 に 高 ま って いた 。 最 近,penicillinの 作 用 機 作 研 究 の 一 環 と し てpeni- 形 成 す る2)。 一 方,MecillinamはPBP-2に cillinの 標 的 酵 素 で あ る ペ ニ シ リ ン結 合 蛋 白 質(PBPs) 的 な 親 和 性 を 有 し て お り,Mecillinamの と細 菌 細 胞 の 形 態 変 化 と の 関 連 性 が 注 目 さ れ て き て い 細 胞 は 卵 形 細 胞 を 形 成 す る3,4)。 る。1975年SPRATT1)はEscherichia coliの 上 に存 在 す る β-lactam抗 生 物 質 に 親 和 性 を 示 す6種 蛋 白 質 に つ い て 報 告 し,こ PBP-3が そ れ ぞ れ 細 胞 の 伸 長 ,形 との 関 係 を 明 らか に し た 。PBP-1は 分 離 さ れ た が,こ る と細 胞 は 溶 菌 し,PBP-2が 形 成,PBP-3が の 態 決 定,分 裂に対す 細胞の形態変化 さ ら にPBP-1aと 形 態,さ の よ うにCephalexinとMecillinam coliに 対 して 異 な っ た形 態 変 化 を示 す 阻 害 され る と卵形 細 胞 の 阻 害 され る と細胞 の伸 長 化 が 起 こ る。 の親 和 性 作 用 を受 けた 細 胞 は 伸 長 化菌 を 薬 剤 を 併 用 した 場 合 に起 こ る細 胞 らに併 用 時 の抗 菌 力 の 変 化 につ い て検 討 を 行 な っ た 。 ま た,そ の 作 用 機 作 に つ い て も若 干 の 検 討 を 加 え た。 れ ら の蛋 白 質 が 阻害 され CephalexinはEscherichia coliのPBP-3へ が強 く,Cephalexinの わ れ わ れ は,こ がEscherichia こ と に 興 味 を も ち,両 の 中 でPBP-1,PBP-2, る必 須 蛋 白 質 で あ る と推 論 し,PBPsと PBP-1bsに 細胞質膜 対 して 特 異 作 用 を受 け た I. 1. 実 験 材 料 お よび 実 験 方 法 使用菌株 実験には Staphylococcus coJi19株, bacter Klebsiella aerogenes 5株, aureus pneumoniae Enterobacter 1株 Escherichia 13株,Entero- cloacae 6株 CHEMOTHERAPY 940 Serratia Proteus 12株, mirabilis Proteus 2. Proteus 11株, morganis luteus ATCC 9341, 製 し,こ Mccillinam (MPC), め,こ Pivmecil- のいずれ も力 Benzylpenicillin(PCG) ([14C]PCG)は The Radiochemical Center ham, の もの を 使 用 し た,, (Amers- infusion ッス イ)を methodに ず,hcart ti- 間培養後の 固 定 した 場 合 の 最 小 発 育 阻 止 濃 度 求 め た 。 ま た,CEXとMPC併 用 の 検 討 に はheart い,Biophotometer な い,対 infusion 用時の殺菌作 broth(ニッ BIO-LOG ス イ)を II (JASCO)で 用 数 期 に 薬 剤 を 添 加 し た 。 以 後,経 培養を行 時的に濁度 と 生 菌 数 の 変 化 を測 定 した 。 4. mucin は Klebsiella pneumoniae coli ST-0198 を1群10匹 KC-1 あ るい 率 を 求 め, LITCHFIELD-WILCOXON 後 の生 存 法5)に よ りED50値 を 算 出 した 。 5. 与 し,経 時的 に1群4匹 るい はPMPCを の マ ウスか らエ ー テ ル麻 酔 下 で の 測 定 に は Micrococcus Antibiotic MPCの 6. medium luteus ATCC 9341 を検定菌 8 (Difco) 測定 に は Escherichia す る 方 法7)に を 用 い る 方 法6), を 検定菌 と coli NIHJ Ethylenediaminetetraacetic acid 存 在 下での抗 MgCl2を coli ST-0198 brothを を106cells/ml含 む heart 用 い る液 体 希 釈 法に よ り37℃18時 MICを 求 め,同 時 に ethylenediaminetetraacetic (EDTA)存 含 ん だheart 在 下 で のMICも 求めた。 位 相 差 顕 微 鏡 に よ る観 察 infusion 間培養後の acid infusion こ れ ら を 含 ま な い 同 培 地(shocked) 剤 の 作 用 を 受 け た 菌 の4時 間 目の ス フ ェ ロ フ ラ ス ト形 成 能 に つ い て 検 討 し た 。 ペ ニ シ リ ン結 合 蛋 白 質 に 対 す る 親 和 性 方 法Lに 従 い,膜 画 分 を 調 製 し.[14C] の コ ン ベ テ ィシ ョ ン に よ り実 験 し た 。 ま た,薬 剤 の 作 用 を 受 け 形 態 変 化 を 起 こ し て い る 菌 の 膜 画 分 につ 親 和性を求め た。 11. 緩 衝 液 中 で の 溶 菌 活性 に つ いて 対 数 期 の 菌 を 薬 剤 で25分 間 処 理 を 行 な い50mMリ II. 1. ン に 懸 濁 させ た 菌 液 の の 濁 度 の 減 少 を 測 定 した 。 Chequerboard 実 験 結 titration 果 method に よ る 協力作 用 の検 討 種 々 の細 菌 に 対 す るCEXとMPCの を 検 討 し たの がTable1で 併 用効 果の有無 あ る。106cell/mlを1白 金 耳 接 種 し た 成 績 で,表 中の 矢 印は 協 力作 用 を 示 した fractional 配 合 比.*印 inhibitory 21株 中16株 に お い てmin.FIC 残 り5株 のmin.FIC は そ の 場 合 に,minimum concentration index)12)を 示 すCEXとMPCの 外 膜 の 透 過 障 害 につ い て検 討 す る た め に, Escheri- 7. sucrose,0.2% broth(stabilized)と CEXとMPCの 準 し薄 層 デ ィス ク法 に よ り行 な っ た 。 菌力 chia 用 い て 観 察 した っ ス フュ ロ ブ ラ ス ト形 成 能 に つ い て を 用 い て,薬 エ ン酸 遇 型 電 子 顕 微 鏡AKA- 20% 経 口投 腋 窩 動 静 脈 の 切 断に よ り採 血 し,血 清 を分 離 した 。CEX と し, 色 所 を 行 な っ た 後,透 550nmで 雄 性 マ ウ スにCEXあ ポ キ シ樹 脂 に 4801A(LKB,Sweden)を 酸 緩 衝 液(pH6.0,7.0,8.0)中 血 中濃 度 ddY系 過 型電 子顕微鏡の よ り,エ い て も 同 様 の 検 討 を 行 な い[14C]PCGの のddY よび 両 者 を経 口投 与 し,7日 方 法10)に 9. PCGと 系 雄 性 マ ウスの 腹 腔 内 に接 種 した 。菌 接 種2時 間 後に, CEX,PMPCお 鉛 で2rR染 B.G.SPRATTの (Orthana-Kcmisk-Fabrik-A/ S)と 等 量 混 合 した Escherichia 水 後LEFTの 査型 使 用 して 用 い 切 片 を 作 製 した 。 こ か を 酢 酸 ウ ラ ニ ー ル,ク 10. 実 験 的 感 染症 に 対 す る治療 効 果 6% gastric 査 型 電 子 顕 微 鏡 の 場 合, ー ボ ン と 金 で 蒸 着 し.走 寛 子顕 微 鏡JSM-35(JEOL,LTD.Japan)を SHIS-500(Japan)を 菌 の 発 育 阻 止 効 果 で 判 定 した 。 次 い でCEXとMPCの (MIC)を 行 な い,カ 包 押 し.Uhramicrotome 用 い たchequerboard よ り行 な い,37℃18時 割 合 を8:1,32:1と ル 系 列 で 脱 水 し た 。 そ の 後,走 場 合,脱 協 力 作 用 の 検 討 に は,ま agar(ニ tration 時的 に 菌 体 を 集 法8),て 固 定 後 エ タ ノー 菌 体 の 表 面 構 造 を 観 察 した 。 一 方,透 協 力作 用 の 検 討 CEXとMPCの れ をKLLLENBEROER方 臨 界 点 乾 燥9)を 価 の 明 らか な 標 品 な 川」い た 。 [14C] benzylpcnicillin 3. 電 子顕 微 鏡 に よ る 観 察 対 数 増 殖 期 途 上 で 薬 剤 を 添 加 し,経 (CEX), England) で 観 察 した。 8, を使 用 した。 Cephalexin れ に 菌 液 を塗 抹 した カ パ ー ガ ラス をか ぶせ パラ フ ィン で 封 じた 。 こ れ を 倒 立 位 相 差 顕 微 鏡(NIKON, Japaの Escherichia 使用抗生物質 linam (PMPC), 1982 ス ラ イ ドガ ラ ス 上 で 薬 剤 を 含 有 した フ ィ ル ム 寒 天 を 作 11株, vulgaris 1株 を 使 用 した 。 また,血 中 濃 度の 測 rettgeri 定 に は Micrococcus coli NIHJ Proteus 11株, marcescens AUG. index (min. FIC 割 合 を示 して いる。 indexが05以 indexは0.53∼0.75で 株 す べ てに お い てCEXとMPCに 下 あ り,21 よ る協 力作 用を認め た 。 そ し て,菌 株 に よ り協 力 作 用 を 示 すCEXとMPC の 配 合比 が 異 な り,し か も同 一 菌 株 で 協 力作用 を示す配 合比 の範 囲が 広 い こ とが わ か った 。 中 で もCEXとMPC VOL. 30 NO. CHEMOTHERAPY 8 Table 1 Combination Medium:heart infusion agar. * Represents the ratio of minimum Horizontal arrows の 割 合 が8:1か indicate ら64:1の the effect FIC range of CEX index of the of CEX 付 近 に 協 力 作用 を示 す 株 が MPC 配 合 比 を8:1,32:1と 固定 し た場合 の種 々の細 菌 の 感 受 性 titration れ た の でCEXとMPCの on to that various organisms of MPC . effect. 8:1,32:1の 2∼16倍 CEXとMPCの Chequerboard and synergistic 多 く認 め られ た 。 2. 941 割 合 の と き に そ れ ぞ れ2∼32,あ 増 強 さ れ た 。FIC 認 め られ た の は108cclls/ml接 約50%,106cells/ml接 methodで 協 力 作用 が 認 め ら 配 合 比 を8:1,32:1と 固定 indexの 45%で %で あ り,相 種 て は8:1,32:1で 種 で は8:1で60%,32:1で 加 作 用 を 含 め る と い ず れ の 場 合 も約80 あ っ た 。CEX:MPC8:1を 例 に と る とE.coli, して さ らに 多 く の 菌 株 で 協 力 作 用 が 認 め ら れ る か 否 か を P.vulgaris,Enterobacter 検 討 した 。108cells/mlを S.marcescens,P.mirabilis,P.morganiiで で,106cells/mlを 接 種 した 場 合 の 成 績 がFig.1 接 種 し た 場 合 の 成 績 がFig2で る。 い ず れ も上 段 はCEXとMPCの 場 合,下 段 は32:1の moniae13株 あ 配 合 比 が8:1の moniaeで は108,106cells/ml接 3. P.morgmii12株 E.coli した もの で あ る 。MPCの の 感 受 性 を累 積分 布 で 示 添 加 に よ りCEXの は106cclls/ml, は108 種 で ほ とん ど差は み 場 合 に もほ とん ど同 じ傾 向が み られ た。 spp.11株Smarces- cens11株,P.vulgaris11株P.mirabilis12株 の 合 計89株 spp.で 種 で 相 乗 効 果 を 示 す も の が 多 く,K.pneu- ら れ な か っ た 。32:1の 場 合 でE.coli19株,K.pneu- ,Enterobacter celle/ml接 る いは 値 か ら相 乗 作用 が 抗菌力が mlの 併 用時 の溶 菌 お よび 殺 菌 作 用 の 検 討 ST-0198を 用 い て2.5×106,1.6×107cells/ 菌 数 で薬 剤 を 作 用 させ た 場 合 の培 地 中 で の溶 菌 と 942 CHEMOTHERAPY AUG. 1982 VOL. Fig. 3 30 NO. CHEMOTHERAPY 8 Combination effect of CEX and the viability of E. coli ST-0198 殺菌効 果を検 討 した の がFig3,4で 量にお いて もMPC添 MFC 943 Fig. 5 on Combination effect of CEX the viability of K. pneumoniae and MPC KC-1 on あ る。 い ず れ の 菌 加 時 に は 濁度 の減 少や 殺 菌 作 用 は 認め られ な い。CEX作 用 後 の 濁 度 は上 昇す るか 少 し増 殖 した後,一 定 の濁 度 を 保 って い た。 しか し,生 菌 数 の 変化で は徐 々に 減 少す るか 再 増殖 の傾 向が み られ た 。併 garis,P.mirabilisに 用時に は薬剤 作 用後 濁 度 と生 菌 数 の著 しい 減 少 が み ら niaeと れ,両 薬剤 間に 協 力作 用 を 認 め た。 図に は 示 して い な い がE.coli NIH JC-2,E.coli K-12に 併 用 す る薬 剤 の添 加時 期 と殺 菌 作用 との関 係 をE.coli お い て も同 様 な 結果が 得 られ た 。Fig.5はK.pneumoniaeに お い て もE.coli,K.pneumo- 同 様 の協 力作 用 を 認 め た。 ST-0198に 両薬を作 つ い て 検 討 した の がFig.6で あ る。CEXと MPCを 同時 に 作 用 させ た 場 合,CEX作 用 させ た場合 の 殺菌 作 用 を 検 討 した 成 績 で あ る 。CEX MPCを 作 用 させ た 場 合,逆 にMPC作 あ るいはMPCが CEXを 作 用 させ た 場 合 の生 菌 数 の 変 化 を示 し た が,い 静菌 的 に 作 用す る濃 度 を併 用 した 場 合, 用1時 間後 に 用1時 間 後に 生菌数 の減 少が み られ,両 剤 の 併用 に よ り協 力作 用 を 認 ず れ の 組 み 合 わ せに お いて も生 菌 数 の減 少が み られた 。 めた。 図に は示 して い な い がS.marceScens,P.vul- K.pneumoniaeに Fig.4 (A) shows 106 cells/ml. of 1.6•~101 Combination the (B) effect changes shows of the of viable changes CEX cells of and MPC on when the drug viable cells the added the cells/ml. (A) viability was when (B) つ い て も検 討 した が 同様 な 成 績 を 得 drug of to was E. coli the added ST-0198 culture to of the 2.5•~ culture CHEMOTHERAPY 944 Fig. 6 Combination the effect viability of CEX and MPC on AUG, 実 験に 用 いた100%マ な わ ちE.coli of E. coLi ST-0198 1982 ウス が 生 存 す る 最 低 の投 与量,す ST-0198の 場 合CEX0.125mg/mouse とPMPC0,0156mg/mouse,K.pneumoniae KC-1 の 場 合,CEX0.5mg/mouseとPMPC0.125mg/mouse とい う投 与 量 で 得 られ るCEXとMPCの は そ れ ぞ れ6.7:1か か ら10:1で ら27.5:1で 平均7.3:1と 血中 濃度の比 平均17.4:1,38:1 いず れ の 場 合 もin vitroで 協 力 作 用 が 認 め られ る 範 囲 内に あ った 。 この よ う にin vitroお よびin vivoでCEXとMPCの 併 用に よる協 力作 用 を認 め た の で 併 用時 の 形態 変化 お よび 抗菌作用機 作 に つ い て の 検 討 を 加 え た。 6. Ethylenediaminetetraacelic acid存 在 下での抗 菌力 EDTA存 ST-0198の 在 下での 抗 菌 力 の 変 動 に よ り薬剤 のE.coli 外膜 透 過 性 を検 討 し たの がTable3で CIEX,MPCお 量 を添 加 して もEDTA添 た。 4.マ MICの1∼2倍 ウス 実験 的 感 染症 に 対 す る 治療 効 果 マ ウス にE.coliST-0198あ KC-1を がTable2で あ る 。E.coli ST-0198の 示 した の 場 合,併 用時 は4:1で あ る。 こ の 配合 比 は 単 独 治療 時 に お け る 各 薬 剤 のED50値 独 治 療 時 のED50値 Chequerboard の 比 か ら 決 定 し た 。 両 菌 株 と も単 に 比 ベ 併 用 時 のED50値 titration 値 を 用 い てfrtional dexを 算 出 す る とB.coli methodの ED5。 は 小 さ く, 項 で示 した と同 様 に effective dose(FED)in- た結 果 をFig.9に とMPCO.05μg/mlの 薬剤 作 用1,2,4時 と もにCEX作 測 定 し,15,30,60,90,120,180分 与 時 の 血 中濃 度を るいは 口投 与 時 の 血 中 濃 度 の 推 移 を 示 し て い る 。 い 後 に ピ ー クを 示 し,dose が み ら れ た 。 こ れ ら の 血 中 濃 度 か ら,併 2 a) 用 で は 伸 長 化 菌,MPC作 用 では卵形細 KC- response 用時の感染治療 Combination effect with E. coli ST-0198 The combination 電 子顕 微鏡 に よ る形 態 変 化 の 観 察 位 相 差 顕 微 鏡 に よる 形態 観 察 を さ らに 詳 しく検討する た め に 電 子 顕 微 鏡 に よる観 察 を行 な った 。 走 査型 電子顕 目 のCEXとMPC の 割 合 を 算 出 し た 。Fig.7とFig.8はCEXあ Table それ ぞれ 単 独 作 用 時 と併用時の 間 目の 変化 で あ るが,時 間の経過と 胞 を 観 察 す る こ とが で き,両 者 の併 用 では 菌 体の中央部 8. 血中濃度 ず れ の 場 合 も15分 形 態 変 化を観察し 示 した 。 す なわ ちCEX3.13μg/ml 1に お い て も認 め られ た 。 マ ゥ ス に お け るCEXとPMPC投 PMPC経 位 相 差顕 微 鏡 に よ る形 態 変 化 の 観察 た。 同 様な 変 化はE.coliK-12,K.pneumoniae い う値 が 得 られ,CEXとPMPC 間 に 協 力 作 用 を認 めた 。 5. 7. が 非 常 に 膨 化 して い るス ピ ン ドル細 胞 の形 成 を観察でき ST-0198で0.55,K.pneu- moniae KC-1で0.33と 無 添 加 時の い とい う結 果 を 得 た 。 位 相 差顕 微 鏡 でE.coliST-0198の の 配 合 比 はCEX:PMPCが8:1,K.pneumonae KC-1で 加時 のMICは 程 度 しか 良 くな らず,E.coliST-0198 株に お い ては これ らの 薬 網は 透 過 障 害 をほ とん ど受けな る い はK.pneumoniae 感 染 させ た 場 合 の 治 療 効 果 をED50で あ る。 よび そ れ らの 併 用 にEDTAの1/2MIC 微 鏡 に よる 観 察 結 果がFig10で ST-0198の あ る。 正 常 なE.coli 走査 型 電 子 顕 微 鏡 像 で は 分 裂時 に 相 当す ると 思 わ れ る細 胞 もみ られ,表 面 構 造 は な め らか な形状を示 して いた 。CEX3.13μg/ml作 of CEX and PMPC on and K. pneumoniae KC-1 ratio of CEX to PMPC. experimental in mice 用 で は 伸 長化 菌の 形 成 infections VOL. Fig. 7 30 NO. Serum oral dose CHEMOTHERAPY 8 levels of to mice cephalexin after 945 Fig. 8 single Serum oral levels dose ol meorllmenm after single- of pivmecillinam to muce 80 を,MPC0.05μg/ml作 E.coli 用 で は卵 形細 胞 の 形 成 を 観 察 できた。CEX3.13μg/mlとMPC0.05μg/mlの ST-0198株 で の ス フ ェ ロ プ ラ ス ト形 成 能 に つ い て 検 討 し た 結 果 がFig.12で 併用 culturcに culture 時には 作用後1時 間 目で 菌 体 はや や 伸 長 化 し,中 央 部が とosmotic 膨化 した 像が 観 察 され た 。2時 間 目で は 膨 化 部 位 か らの る と,コ スフェ ロプラス ト様 構 造 物 の突 出が 観 察 で き,4時 両 者 間 に ほ と ん ど 差 は 認 め ら れ な か っ た 。 し か し,併 間目 shocked あ る 。stabilized お け る生 菌 数 を比 較す ン ト ロ ー ル お よ びCEX,MPC単 独 作 用時 に は では溶菌 した と思 わ れ る 像 を 捉 え る こ とが で きた。 併 時 に は 両 者 間 に 大 き な 差 が1認 め られ,ス 用時の菌体 内部 の変 化 を観 察 した 透 過 型 電 子 顕 微 鏡 が 形 成 能 が 増 強 され て い る こ とが わ か っ た Fig.11で あ る。 い ず れ もCEX3.13μg/mlとMPC は 形 態 変 化 の 観 察 結 果 と 非 常 に よ く一 致 し て い た 。 0.05μg/mlの 併 用1時 間 目の パ ル ジ部 分 の強 拡 大 像 で 10.ペ ある。両剤 の併 用 に よ りパ ル ジが 形成 され る(写 真A, B)が,細 K-12の た もの で あ る 。CEX作 壁が裂 け,細 胞 質 内容 物(写 真Cの 矢 印)が 流 出 し,溶 へ の 親 和 性 が,MPC作 菌,死 滅(写 真D)し 認 め ら れ た 。 ま た,併 て い く もの と考 え られ る。 この よ で きた。 9.ス Table 3 Effect of EDTA pan)を on the minimum combination MIC (ƒÊg/ml) *: **: MIC Treated LENGTH (ƒÊmol/ml) with 1/2 MIC inhibitory TLC 用 時 に はPBP2へ の親 和性 が 用 時 に はPBP2,1a,3,1bs, れ ら の 結 果 をDUAL-WA- SCANNERS-90(Shimadzu,Ja- 用 い て 読 み と り,コ concentrations の 親 和 性 を 検討 し 用 時 に はPBP1a,3,1bs,4 4へ の 親 和 性 が 認 め られ,こ VE フ ェ ロプ ラス ト形 成 能 膜 画 分 を 用 い て[14C]PCG と の コ ン ヘ テ ィ シ ョ ンに よ りPBPsへ た。抗 菌作 用が さ らに進 行 して パ ル ジ部 分 の 一 部 の 細 胞 うに電 子顕微 鏡 観察 の 結 果か らも両 剤 の 協 力 作 用 が 確認 これ らの結 果 ニ シ リ ン結 合 蛋 白 質 に 対 す る 親 和 性 Fig.13はE.coli 胞質 内部 には 大 きな 変 化 は 認 め ら れ な か っ 用 フェロフラス ト ン ト ロ ー ル を100%と of CEX, MPC and the して CHEMOTHERAPY 946 Fig. 9 Phase 0 contrast hour micrographs of E. coli ST-0198 1 hour AUG. exposed 2 to CEX, hours MPC and 1982 the combination 4 hours VOL. Fig.10 30 NO. CHEMOTHERAPY 8 Scanning 1 hour electron micrographs of E. coli ST-0198 2 hours 947 exposed to CEX, MPC 4 and the coanbinanon hours 948 CHEMOTHERAPY AUG. 1982 VOL.30 Fig. 12 CHEMOTHERAPY NO.8 Comparison lized and of the osmotically viable shocked counts of stabi- 949 Fig. 14 cultures Affinity proteins of antibiotics in E. coli 示 し た も の がFig14の Fig. 13 Gel electrophoretic illin G-binding proteins patterns of [14C] in E. coli penic- K-12 常 細 胞 を 各 薬 剤 で1時 for penicillin binding K-12 左 で,右 はE.coli 間 処 理 を 行 な い,形 K-12の 正 態 変化 を 起 こ し て い る 細 胞 か ら調 製 し た 膜 画 分 を 用 い,[14C]PCGの 親 和 性 を 検 討 し た 結 果 を 示 し て い る 。 い ず れ もCEXは 3.13μ9/ml, MPCは0.1μg/mlで,併 3.13μ9/mlとMPC 値 はCEX,MPC単 用 時 はCEX 0.1μg/mlの 作用 で あ 独 作 用 時 の1/4MICに 度 で あ る 。 併 用 時 に はPBP2と3に り,こ の 相 当す る濃 おいてそれぞれ単 独 作用 に 近 い 親 和 性 を 示 す こ とを 認め た 。 11.リ ン酸 緩 衝 液 中 で の 溶菌 薬 剤 処 現 に よ り誘 発 さ れ る 溶 菌 活 性 を 測 定 し た 結 果 を Fig.15に 示 し た 。 薬 剤 を 含 ん だ 培 地 中 で37℃25分 理 を 行 な っ たE.coli 菌 はCEX,MPC単 ST-0198の 独 では ほ とん ど溶 菌 が 起 こ らない 濃 度 を 併 用 し た と き に5分 Fig. 15 Effect of CEX, MPC and the combination on lysis 処 リン酸緩 衝 液 中で の 溶 後 よ り急 速 に 溶 菌 が 認 め られ, of E. coli ST-0198 in phosphate buffer CHEMOTHERAPY 950 Fig.16 AUG. た めに併用時 Elleet of CEX, MPC and the combunntion oo E. coli ST 0198 in phosphare buffer の 殺 菌 作 用に つ い て の 検 討 を 行 な っ た。 Escherichia coli, Klebsilla pneumoniae, marcescens, Proteus vulgaris, そ れそれ 1982 東 独は Proteus Serratia mirabilisで 殺 菌 さ れ な い 濃 度 を 併 用 す る こ とに よ り 宮 しい 秒 菌 作 用 の 増 強 が み ら れ た り ま た, Cephalexin とMccillinamの作用時 間 を ず らせ そ の 殺 菌 効 果 を みた がCEXとMPCの2剤 が 同 時 に 存 在 した時,い 場 合に も 協力作用 験 的 感染症 現われた に 対してもこれ する か と う力を調べた pncumoniae感 ら の薬 剤 間 で 協 力 作 用 が 発現 。Escherichia coli,Klebsiella 染 ざせ たマウ 対 寸 る 冶 療 効果を cillinanの スの 敗 血 症 に よ ろ 死 亡に の 此 率 のCcphalexinと 組 ん 合せ で 検 認 しED50を ぞ れID55 0.33と い うFED た 。 そ し て,こ ずれ の 。 そ こ で マ ゥ ス を 用 い た実 Pivme- 求 め た 結果,そ mdexい れ を 得 る こ とが で き の 実験 で 使 川 した 書 袋与量 て の ノ ウ ス体 内 膿 度 の 比 が ど のよ う なも の で あ る か を 血 中 濃 度 を 測 定す 30ウ ブ後 に は 約60%の mMリ 溶 菌 活 性 を 小 し た, ン酸 緩 衝 液 のpHを な た も の で,い 50 変 化 させ た場 合の 溶 菌速 度 を ず ね の 場 合 も ア ル カ リ側 で 溶 菌 活 性 が 増 加 し て い た 。 主 た,正 常 菌 で け酸 性 側 で 溶 菌 が ほ とん ど 認 め ら れ な か っ た が,CEXとMPCを はCEX、MPC単 併 用 した場 合に 独 に 比 べ よ り活性 化 ざれ て い た 。 III. 現 在,抗 Fig.16は 作 川 の 軽 減,相 菌力 の 増 強,耐 性 菌 乗 作用 な ど を 期 待 し て, penicillinあ る い け る い は7.3:1と 協 力 作 用 が 多 く認 め られ る 比 率 の 範 囲 内 にあ り,in vitro併 川 物 果 の 発 現 を 裏 付 け る こ とが で きた 。 こ れ ら の 実 験 でCcphalexinとMecilhnamが の2剤 抗 生 物 質や 化学 療 法 剤 間の 併 用 が 行 なわ わ て い る。 Mecillinamと in vitroで 比'1、は17.4:1あ 種 々の 細 菌 に 対 し て 協 力 作 用 を 示 す こ と を 確 認 で きた の て。 こ 総 括 お よび 考察 菌 ス ベ ク トル の 拡 大,抗 の 出 現 防 止,副 る こ とに よ り推 定 し た。 冶療に 用 い た 投 方量 で 得 られ る CEXとMPCの ccphalosporin 問 の 協 力 作 用 の メ カ ニ ズ ム に つ い て Escherichica coliを 川 い て 検 討 を 加 え た。 現 在,β-lactam 剤 が 抗 菌 力 を 示 す 要 因 とし て,抗 生 物 質 の 外 膜 透 過 性,β β lactam剤 ラ ク タ マ ー セ に 対 す る 安 定 性, の 標 的細菌 で あ ろ ベ ニ/リ 剤 との 併 用に よ り協 力作用 が 得 らわ る とい う 報 告 け 多 (PBPs)へ い13∼16)。 しか し,協 な ど が 考 え られ て い る 。Escherichia coli 力 作 川 発現 の 機 作に つ い て の 報 告 は 認 め られ な い., す る 抗 菌 わがEDTA存(1三 わ れ わ れ はEscherichia coliに 対 して形 態 的 に 相 異 な る 作 用 を 示 すCephalexinと Mecilhnam間 果 に つ い て 検 討 し た,.ま ず,種 querboard titration 検 討 し た 結 果,使 の併用効 々 の 細 菌 を 川 い て Chc- methodに よ り協 力 作 用 の 有 無 を 用 し た す べ て の 菌 机 て 協 力作 川 が 現 わ れ る こ と を 確 認 し,FIC indexか ら も両 薬 剤 問 の 作 用 が 協 力 作 用 て あ る こ とが わ か っ た 。 しか し,協 わ れ るCEXとMPCの 力作 用 が 現 配 合 比 は一 定 せ ず,菌 種に よ っ っ た こ と か ら,併 され ず,ま hia coli ST- 0193や Escheric-. ほ と ん ど β-ラ クタ マ ー ゼ を 産 生 しな い こ と か ら こ の 協 力 作 用 は β-lactam剤 の 作 用 部 位 にお い て 現 わ れ た もの で あ る と考 え ら ね,PBPsに 対する親 和 性 とオ ー ト シ リ ン 活 性 の 誘 発 に 興 味 が もた れ た 。そ こ でCephalexinと Mecillinam併 用 時 の 形 態 変 化につ い て検 討 を 行な った 。 位 相 差顕 微 鏡 型 電 子顕 微 鏡 観 察 か ら, る 割 合 の 中 か らCEX:MPC8:1と32 作 用 で,そ 選 び この 下 で 導.ほ と ん ど 増 強 され なか た,Escherichia coli K-12は ST- 0198に 対 用 時 に 外 膜 透 過 性 が 元 進 し た と も推測 て か な り の 幅 が み ら れ た 。 そ こ で 協 力 作 用 が 多 く現 わ れ :1を ン 結 合蛋 白質 の 親 和 性,れ細菌の 自 己 融 解 酵 素 の 活 性 化 の 誘 発 Cephalexinお 走 査 型 お よ び透過 よ び Mecillinam れ ぞ れ 伸 長 化 菌 お よ び 卵 形 細 胞 を,併 用時 に 固 定 した配 合 比 で どの 程 度 の 協 力作 用が 現 わ れ る か を は 伸 艮 化 し た 細 胞 の 中 央 部 に パ ル ジ が 現 わ れ,パ ル ジ部 89菌 分 か ら の ス ファ ロ フ ラ ス ト様 構 造 物 の 突 出,溶 株 を 用 い て 検 討 し た 。CEXにMPCが 添 加 され る 一 連 の過 程 を確 認 で きた こ と に よ り抗 菌 力 が 増 強 す る こ と を 認 め た が,CEXと MPCの 併 用 に よ り Enterobacter, 陽 性 のProteusに Sermtia, indole 対 し て も 抗 菌 力 が 増 強 す る こ とは 興 味 探 く思 わ れ た 。 そ こ で2剤 間 の 協 力 作 用 を再 確 認 す る 。GREENWOODら17)は 子 顕 微 鏡 を 用 い てEscherichia の 作 用 部 位 は2箇 形 成 す る が, 所 あ り,伸 coliに Cephalexin, 菌 に到 る 走 査型 電 お い て penicilli" 長 化 し た 細 胞 に bulgeを Mecillinamは 作 用 部 位 を1 VOL. 30 NO. CHEMOTHERAPY 8 つ しか もた な いた め伸 長 化 菌 あ る い は 卵形 菌 を形 成 す る 現 在,β-lactam剤 の細胞分裂,細 胞 伸 長,細 胞 形 態 に 対す る β-lactem剤 ら3の 存在 に よ る ことを示 し,こ れ らの べ ニ シ リン結 合 蛋 白 質が 細 菌 の 形 態 と密接 に関 係 して い る こ とが 確 認 され,そ の機 能 が 群 細に検討 され てい る。 ペ ニ シ リン結 合 蛋 白 質2,3の べニ シ リン結 合蛋 白質 の 機 能 あ る い は 溶 菌の メ カ ー ズム が 検 討 され て い る23,24)が,ベニ シ リン結 合蛋 白質2と3 の 阻 害が 溶菌 とい う過 程 に どの よ うなか か わ りあ い を も って い るの か 興 味 が もた れ る。 文 機 能につい ての 詳 しい 報 告 は ない が,松 橋 ら16,19)によ りベ 1) SPRATT, and 併用 時 に 殺 親和性が 増 大す る とい う可 能性 も考 え られ,コ 3) of NISHINO, T. changes in 受 け や す くな って & GREENWOOD, perties. 4) H.; BIRCH-ANDERSEN: Section B. 処理を受 5) けた細胞 で,直 ちに 溶菌 が 開 始 し,そ の活 性 も単 独 処 理 of a LICHFIELD, J. 6) 側に存在 してい た 。― 方,併 用 時 に誘 発 され る活 性 は い 81: L. TYBRING & of acid 1973 Ther. 番野 ドル細胞は 形態 維 持 能力 が 弱 く,バ ル ジ部 分 の細 胞 壁 成 剛, 99•`413, 弘, 1949 土 肥 正 善, 栩 動 物 に お け る吸 収 (S-7): 105∼ 土 屋 皖 司. 109∼114, E.; plasms. II. as Pivmecilhnam 1977 A. RYTER study in J. SECHAUD: DNA-contain- and with mature phage normal different Biophys. & of Vegetative compared nucreoids J. simplifield experiments. 96: 中清水 microscopy DNA 害 される結 果,ス ピン ドル 細 胞 が 形成 され,こ の ス ピ ン A 排 泄 お よ び 体 内 分 布 に つ い て 。Chemo- KELLENBERGER, ing 阻 (FL Second. 1979 山 崎 俊 幸, Electron 協力 A. micro- Escherichia dose-effect Exp. therapy25: 8) & electron F. WILCOXON: 木 村 靖 雄, pro1973 Microbiol. evaluating 正, の 吸 収, ている と考 え られ る。 1•`6, response 393•`407, Pharmacol. 115, 7) より1種 あるい は そ れ以 上 の 溶 菌 系 の 活性 化 が 誘 発 され 作用が認 め られ る の はペ ニ シ リン結合 蛋 白 質3と2が 26: J. BLON, and A novel Phathol. Path. J. T. J. FL-1060: with 野 義 博, 大 坪 龍: Cefaclorの ・排 泄 ・代 謝 。Chemothempy27 独 作 用 に よ り誘 発 され る 活性 は 逆 に 酸 性 併用 に よ りEscherichia coliで F. O'GRADY: early EscherJapan 6 p-amidinopenicillanic of 吉 田 and 1972 Light the to method 時の細胞に 比ベ 大 きか った 。 正 常 な菌 の場 合,溶 菌 系 を とMecillinamの & Clin. N. Acta. 以上の結 果を 総合 的 に 考 え,わ れ わ れ はCephalexin Proc. 2999•`3003, Morphological antibiotic J. MELCHIOR, 1060). で も同程 度 に 認 め られ る ことか ら,併 用 に K-12. 72: cephalexin. 83•`94, D. 示唆 された 。 リン酸 緩 衝 液 中 で の 溶菌 活性 につ い て の 検 ずれのpH域 A. aureus to beta-lactam coli Mecillinam単 S. S. NAKAZAWA: 16; scopy ア ル カ リ側 に 存 在 し,Cephalexin, elongation «Vi U. exposed 溶菌に対 して何 らか の か か わ りあ い を有 して い る こ とが 活性化す るpHは , binding division, Staphylococcus いる ことか ら,併 用 時 に 生 じる ス ピ ン ドル とい う形 態 が 討で も,短 時 間CephalexinとMecillinamの penicillin the Escherichia Sci coil new ことが わか った 。 そ して,併 用時 に ス フ ェ ロブ ラス ト形 shockを in Acad. Microbiol. 対 し相 加的 な親 和 性 しか 示 さ な い 成能が増強 さ れ,oSmotic shape ichia ションや薬 剤処理 を行 な い 形態 変化 を 起 こ さ せ たEsc- 結合蛋白質2と3に Distinct 1975 2) ンベ テ ィ herichia coliの 膜 画 分 を 用 い て検 討 した が ペ ニ シ リン 献 G.: involved Natl. 菌,溶 菌 作用 が増 強 され る ことか ら.併 用 時 に は それ ぞ れ単独 で親和 性 を示 す 以 外 の べ ニ シ リン結 合 蛋 白 質 への 13. proteins ニシ リン結合 蛋 白質 と細胞 分 裂 との か か わ りあ いが 示唆 されて いる。CephalexinとMecillinamの に ト レラ ン トなEscherichia coli の 変 異株 や ベニ シ リン結 合蛋 白 質 欠 損 株 を用 い て 種 々 の と考えてい た。 しか し,SPRATT1)はEscharichia coli の効果は べニ シ リン結 合 蛋 白質 の1か 951 bacterial physiological Biochem. states. Cytol. 4: 671•`678, 1958 分が こわれ やす くな って い るた め,バ ル ジ部 分 に ス フ ロプラス トが形 成 されや す くな り,osmotic shockを 9) 受 HORIDGE, けやす くな って い る こ と,さ らに 細胞 の溶 菌 活 性 が 非 常 study に強 く誘発 され る ことが この 協 力 作 用 の発 現 を もた ら し 818, 10) ている と考 えて い る。 G. drying A. for of 最近,TOMASZら20∼22)はEscherichia coliで ベ ニシ LUFT, ciliary J. H.: Cytol. 11) 討を加えて いる 。 ペ ニ シ リン結 合 蛋 白 質1で は 死 に つ な がる3種 の仮 説 をあ げ て い るが,ベ 明であ る としてい る。 motion. Critical point microscopic Science Improvements 9: 163: E. S.: high as pH in J. 409•`414, REYNOLDS, 212, 12) L. YAMM: electron methods. electron ニ シ リ ン結 合 蛋 白質 2あ るいは3と 細 胞 の 死 とい うもの の 関係 に つ い て は不 S. 817•` 1969 embedding リン結 合蛋 白質 と溶 菌,細 胞 の 死 とい うも のに つ い て 検 & scanning resin Biochem. 1961 The an epoxy Biophys. use of lead electron-opaque microscopy. J. Cell. citrate at stain Biol. 17: in 208•` 1963 ELION, Antagonists G. B.; S. SINGER of nucleic & acid G. H. derivatives. HITCI4INGS: VIII. CHEMOTHERAPY 952 Synergism in related 477•`488, 13) (FL L. & N. a vitro. Antimicr. C.. with of SCHELD, E.; R. Chemoth. 8: vivo Antimicr. 271•`276, G. & W. between derivatives Agents & F. 6ƒÀ- and M.; F. N. FINK, D. D. Agents & & action Dis. 22) synergism meningi- & Chemoth. 128: J.; penicillin coli F. O'GRADY: in The 16: Escherichia 791•`494, S. TAMAKI binding membrane two M. coli. J. MATSUHASHI: lbs showing activities & M. in and in in U. coli penicillin- enzyme synthesis Sci., MATSUHASHI: Escherichia defects Bs TOMASZ, A.: From to lysis and the Dis. from 1: in S. A. activity vitro. 74: Proc. 5472•`5476, K. & autolytic cell wall by A. hydrolase tolerant mutants 16: K. tolerant Bacteriol. & T.; of lysis induced Chem. 43: coli. Escherichia beta-lactam 955•`963, by 2639•`2640, coli antibiotics. 1979 TOMIOKA Escherichia FEMS 1980 TOMASZ: to TOMASZ: beta-lactam Escherichia A. S. 1979 A. the 7:133•`136 140: NIKAIDO, Antimicr. & in of Escherichia 838•`848, deflect of mutants Triggering in WILLIAMSON Lett. KITANO, Rev. 1979 antibiotics. R. Murein proteins bacteria. TOMASZ: Chemoth. K.; of degradation beta-lactam & KITANO, Mutant penicillin-binding death 434•`467, KITANO, J. 24) proteins NAKAJIMA causing Microbiol. sites 1973 & Biol. 1979 mutant Acad. coli 23) D. penicillin NAKAGAWA, 21) other FLETCHER Enterobacteriaceae S. protein-1 Infect. Chemoth. Mecillinam-ampicillin S. pepti- Agric. 1977 20) 1976 BESKID 1379•`4380, 1982 and enzyme. peptidoglycan Natl. 1979 GREENWOOD, TAMAKI, Agents Antimicr. Escherichia beta- 1976 experimental Purified 535•`542, 43: binding combined synergy acid SANDE: Infect. a polymerase crosslinking simultaneously Antimicr. CLEELAND, In W. peptidoglycan Thermosensitive synergy derivative, 10: Chemoth. 589•`594, tidis. 18) and mecillinam, & antibiotics. of 19) acid & antibiotics. amidinopenicillanic 17) Mecillinam action acid DELORENZO: both doglycan for Synergy GRUNBERG, in MELCHIOR: beta-lactam Agents M. A. H. Agents amidinopenicillanic 16) 208: 1975 NEU, H. 9: of Chem. 6 ƒÀ-amidinopenicillanic Bactericidal 271•`276, 15) biochemically Biol. Chem. 1060), derivative: 14) of J. 1954 TYBRING, in combinations antimetabolites. AUG. & coli cephalexin. 1979 M. MATSUHASIII: tolerant Agric. to the Biol. VOL. 30 NO. CHEMOTHERAPY 8 SYNERGISTIC EFFECT 953 OF CEPHALEXIN WITH MECILLINAM MASAKOOTSUK1,TORU OKU, TAKESHINisiiiNu and TERtio TANINo Department of Microbiology, Kyoto College of Pharmacy SACHIKOGOTO Department of Microbiology, Toho University, School of Medicine In vitro synergistic effects of cephalexin nzoniae, Enterobacter spp., Serratia board titration and fixed combination mechanism of action The growth curve were after and mecillinam against Escherichia coli, Klebsiclla pneu- marcescens and Proteus spp. were demonstrated by the chequermethod, and the in vito effect of these two antibiotics and their also discussed. the exposure of cephalexin and mecillinam at the these antibiotics had no effects when given alone showed a decrease of the of a bactericidal effect. In experimental infection in mice, the combination synergistic effect and excellent therapeutic effect. The blood concentration mecillinam was coincident with the concentration ratio effect was observed in vitro. Phase-contrast and scanning of these electron concentrations at which turbidity and the presence of both drugs showed a ratio of cephalexin to antibiotics micrographs to the combination of cephalexin and mecillinam showed somewhat elongated of spindle cells with swelling in the central part; cephalexin caused formation at which the synergistic of bacterial cells exposed bacteria and formation of filamentous cells, while mecillinam caused formation of ovoid cells. Cephalexin showed an affinity for PBP-1 a and 3, and mecillinam showed an affinity for PBP-2. When these antibiotics were used concurrently, they exerted an additive effect to increase the affinity for PBPs. The lytic activity was increased much more after the combination of two antibiotics than after a single exposure.
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