5
資料 当院で分離された Clostridium difficile における Binary toxin 産生遺伝子保有状況 原  稔典 1) 古霜 麻紀 1) 小野寺 一 1) 木場由美子 1) 長岡 里枝 1) 大毛 宏喜 2) 横崎 典哉 3) 1) 広島大学病院診療支援部(〒 734-8551 広島県広島市南区霞 1-2-3)  2) 広島大学病院感染症科  3) 広島大学病院検査部 当院における C. difficile 毒素遺伝子型および Binary toxin 産生遺伝子の有無について調査を行った。対象は,2010 4 月から 2011 3 月までの 1 年間と,2012 7 月から 2012 12 月までの半年間に C. difficile infectionCDI)が疑われた 糞便 587 検体を対象とした。その結果,糞便検体 587 件中の培養陽性は 18.9%,培養陰性は 81.1%であった。そのうち, 保存が可能であった菌株 107 株について毒素の遺伝子型を調べた結果, toxin 遺伝子型の内訳は, toxin A + B + 60.7%toxin A B + 15.0%toxin A B 24.3%であった。また,Binary toxin 産生遺伝子陽性株は 1 株認められた。Binary toxin 産生遺 伝子陽性株において slpA sequence typing および PCR ribotyping による解析を行ったところ,slpA sequence type y05-02/PCR ribotype hu13027 と同定された。以上より,院内における C. difficile の培養検査をはじめ,毒素の遺伝子型や Binary toxin 産生遺伝子保有の有無などの疫学的調査を行うことは,流行株や施設の現状を知る上で重要であると考えられた。 キーワード クロストリジウム・ディフィシル,バイナリートキシン産生遺伝子,PCR リボタイピング Clostridium difficile C. difficile)は,抗菌薬関連下 痢症や偽膜性腸炎の主要な原因菌であり,抗菌薬治 療が行われると腸内細菌叢が攪乱され本菌が異常増 殖する。また,C. difficile は,toxin A (腸管毒素)や toxin B(細胞毒素)を産生し,toxin B toxin A り培養細胞に対して細胞毒性が約 1,000 倍強いと言 われている 1) 従来は,毒素産生株は toxin A toxin B を両方産 生し,毒素非産生株はどちらも産生しないとされて いたが, 1990 年以降より toxin A 陰性 toxin B 陽性の C. difficile が注目されている 1) 。近年では,第 3 の毒 素とも呼ばれる Binary toxin actin-specific ADP ribosyltransferase )を産生し臨床上問題となってい る。また,強毒性の C. difficile BI/NAP1/027 株や BI/NAP1/078 株)が,2002 年に北米地域で流行し問 題となり,本邦でも中部地区の医療施設から報告さ れている 2) 日本の医療施設においては,毒素産生の有無を検 査する設備がない施設や感染症専門医が不在の施設 が多いため,本感染症に対する関心が低く見過ごさ れている症例も少なくないと考えられ,どのような 菌株が優勢株になっているのか明らかではないのが 現状である。 そこで我々は,当院における C. difficile 毒素遺伝 子型および Binary toxin 産生遺伝子の有無について 調査を行ったので報告する。 (平成 26 11 14 日受付・平成 26 12 16 日受理) 242 医学検査 Vol.64 No.2 2015

Binary toxin産生遺伝子保有状況 当院で分離されたClostridium difficile …

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Clostridium difficile Binary toxin
1) 1) 1) 1)
1) 2) 3)
1) 734-8551 1-2-3 2) 3)

C. difficile Binary toxin 2010 4 2011 3 1 2012 7 2012 12 C. difficile infectionCDI 587 587 18.9% 81.1% 107 toxin toxin A+B+ 60.7%toxin A–B+ 15.0%toxin A–B– 24.3%Binary toxin 1 Binary toxin slpA sequence typing PCR ribotyping slpA sequence type y05-02/PCR ribotype hu13027 C. difficile Binary toxin
PCR

Clostridium difficileC. difficile C. difficile toxin A toxin Btoxin B toxin A 1,000 1 )
toxin A toxin B 1990 toxin A toxin B C. difficile 1 ) 3 Binary toxinactin-specific ADP– ribosyltransferase
C. difficileBI/NAP1/027 BI/NAP1/078 2002 2 )

C. difficile Binary toxin
26 11 14 26 12 16
242 Vol.64 No.2 2015
I
1 1 2010 4 2011 3
1 2 2012 7 2012 12 C. difficile infection
CDI C. difficile toxin toxin 587 2 1
Cycloserine-Cefoxitin-Mannitol Agar CCMA 3648 Rap ID 2toxin
1 toxin TOX A/B QUIK CHEK 2 C.DIFF QUIK CHEK COMPLETE 3
PCR 3 ) 1 mL MacFaland No. 0.51 97 15 13,000 rpm 5 5 μL DNA templete PCR GoTaq Green Master MixPromega 25 μL
Table 1 toxin A NK9-NK11-NKV011tcdA 9520 denature62120
annealing 35 toxin B NK104-NK105tcdB 9520 denature55120 annealing 35
PCR 1.5%
PCR tcdA 1,266 bp tcdB 204 bp
toxin A+B+tcdA 714 bp tcdB 204 bp toxin A–B+tcdA tcdB toxin A–B– 4Binary toxin
Binary toxin cdtcdtApos- cdtArevcdtA cdtBpos-cdtBrevcdtB 9520 denature57120
annealing 35 4 ) cdtA 375 bpcdtB 510 bp Binary toxin
Figure 1Binary toxin SlpA Sequence typing PCR ribotyping
primers
(bp)
tcdB NK104 GTGTAGCAATGAAAGTCCAAGTTTACGC 204 NK105 CACTTAGCTCTTTGATTGCTGCACCT
cdtA cdtApos TGAACCTGGAAAAGGTGATG 375 cdtArev AGGATTATTTACTGGACCATTTG
cdtB cdtBpos CTTAATGCAAGTAAATACTGAG 510 cdtBrev AACGGATCTCTTGCTTCAGTC
Table 1
←510 bp ←375 bp
PCR for Binary toxin genes M: 100 bp ladder1: cdtA(+) cont2: cdtB(+) cont3: cdtA(+) 4: cdtB(+)
Figure 1
II
1 1 2
587 18.9%111 81.1%476 107 toxin Table 2 toxin toxin A+B+ 60.7%65 toxin A–B+ 15.0%16 toxin A–B– 24.3%26 toxin A – B+ 19.8%16/81 2Binary toxin
Binary toxin 1 toxin A+B+Table 2 slpA sequence typing PCR ribotyping slpA sequence type y05-02/PCR ribotype hu13027
III
C. difficile toxin A toxin B toxin A toxin B toxin
CDI 2 C. difficile 75% toxin toxin A+B+ 60.7%toxin A–B+ 15.0% toxin A+B+
toxin A–B+ 1992 toxin A+B+ 1 ) toxin A–B+ 19.8% toxin A+B+ 73.3%toxin A–B+ 13.3%toxin A–B– 13.3% 5 ) toxin A+B+ 48.1%toxin A–B+ 37.0%toxin A–B– 14.8%
n = 107
A+B+
6560.7%
MNZ 1 1
1
VCM 8 VCM 8Binary toxin 1
19 6
1110.3%
5
A–B–
2624.3%
15
Table 2
244 Vol.64 No.2 2015
Binary toxin 1 3.7% 6 ) toxin A+B+ toxin A–B+ toxin A–B+
toxin toxin 7 ), 8 ) toxin 35.8% 64.2%CDI C. difficile 75.7% CDI C. difficile toxin
Binary toxin 1 PCR ribotyping BI/ NAP1/027 BI/NAP1/078 2010 BI/NAP1/027 1 2 ) Binary toxin 6 )
Binary toxin Table 2 VancomycinVCM0.5 g × 3/day R 3 g × 3/day Binary toxin
BI/NAP1/027 toxinotype III pulsed-field gel electrophoresis
PPFG 9 )BI/NAP1/027 outbreak

BI/NAP1/027 BI/NAP1/078 10 ), 11 ) C. difficile Binary toxin
IV
Binary toxin PCR ribotyping BI/NAP1/027 BI/NAP1/078
Binary toxin
slpA sequence typing PCR ribotyping

1) toxinA toxinB Clostridium difficile2003; 31: 666–669.
2) Binary toxin Clostridium difficile 1 2010; 7: 179– 183.
3) Clostridium difficile 2002; 12: 115–122.
4) Stubbs S, et al.: “Production of actin-specific ADP- ribosyltransferase (binary toxin) by strains of Clostridium difficile,” FEMS Microbil Lett, 2000; 86: 307–312.
5) Clostridium difficile C. difficile A/B C.DIFF QUIK COMPLETE 2011; 21: 253–258.
6) Clostridium difficile 2010; 84: 147–152.
7) Clostridium difficile toxin toxin 2012; 108: 1–3.
8) C.DIFF QUIK CHEK COMPLETE 2013; 111: 33–35.
9) Michel W et al.: “Toxin production by an emerging strain of Clostridium difficile associated with outbreaks of severe disease in North America and Europe,” Lancet, 2005; 366: 1079–1084.
10) Debast SB et al.: “Clostridium difficile PCR ribotype 078 toxinotype V found in diarrhoeal pigs identifical to isolates from affected humans,” Environ Microbiol, 2009; 11: 505–511.
11) Goorhuis A et al.: “Emergence of Clostridium difficile infection due to a new hypervirulent strain, polymerase chain reaction ribotype 078,” Clin Infect Dis, 2008; 47: 1162–1170.
Vol.64 No.2 2015 245
Material
Prevalence of Clostridium difficile binary toxin genes in Hiroshima University Hospital
Toshinori HARA 1) Maki FURUSHIMO 1) Makoto ONODERA 1) Yumiko KOBA 1) Rie NAGAOKA 1) Hiroki OHGE 2) Michiya YOKOZAKI 3)
1) Department of Clinical Support, Hiroshima University Hospital (1-2-3, Kasumi, Minami-ku, Hiroshima 734-8551, Japan)
2) Department of Infectious Diseases, Hiroshima University Hospital 3) Division of Clinical Laboratory Medicine, Hiroshima University Hospital
Summary The purpose of this study is to determine the Clostridium difficile toxin genotypes and the prevalence of binary toxin
genes. We investigated 587 stool specimens with suspected CDAD submitted between April 2010 and March 2011 and between July 2012 and December 2012. As a result, of the 587 stool specimens examined by culture, 18.9% were positive and 81.1% were negative for the toxin genes. We examined the toxin type of 107 toxin-gene-positive specimens. The breakdown of toxin genotypes was as follows: 60.7%, toxin A+B+; 15.0%, toxin A−B+; 24.3%, toxin A−B−. In addition, binary-toxin-gene-positive strains were found in one specimen. The binary-toxin-gene-positive strains analyzed by PCR ribotyping and slpA sequence typing were identified as having the slpA sequence type y05-02/PCR ribotype hu13027. In conclusion, epidemiological studies of C. difficile using methods such as culture examination, toxin genotyping, and binary toxin gene analysis are considered to be very important for understanding the current status of the epidemic strains of C. difficile in a region and in individual hospitals.
Key words: Clostridium difficile, Binary toxin-producing gene, PCR ribotyping (Received: November 14, 2014; Accepted: December 16, 2014)
246 Vol.64 No.2 2015