ABSTRACT
Staphylococcus aureus sensu strrictoのうち珍しい臨床菌株を記載した． カタラーゼ遺伝子の塩基配列解析の結果，基準株のカタラーゼ遺伝子と99.60％の同一性が確認された。 カタラーゼの産生は，黄色ブドウ球菌の病原性決定因子と考えられており，過酸化水素による細胞内外の殺菌に抵抗しやすくなっている（4，5）． 黄色ブドウ球菌は、カタラーゼ陽性で通性嫌気性であるが、S. aureus subsp.anaerobius とS. saccharolyticusはカタラーゼ陰性で嫌気性である。 後者は一般に無病原性であると考えられている。 S. aureusのカタラーゼはkatA遺伝子にコードされており、1,518bpのオープンリーディングフレームを持ち、505アミノ酸からなるタンパク質をコードしている(9)。 S. aureus subsp. anaerobiusは、1,368bpの長さで455アミノ酸のポリペプチドをコードするkatBと呼ばれる変異型遺伝子を保有している。 katAの塩基配列と比較すると，katBの塩基配列には6つのミスセンス変異と，開始コドンから上流のbp 1338に位置する1塩基対の欠失が認められ，これにより塩基の読み枠がずれ，bp 1368で早期に翻訳終結する(9)． しかし，分子生物学的手法による特性解明はなされていない(1, 2, 7, 10, 12)． 今回我々は，カタラーゼ遺伝子の増幅と塩基配列の決定によって特徴づけられたカタラーゼ陰性メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA）分離株を報告する． カタラーゼ陰性S. aureus subsp.aureusの分子生物学的解析はこれが初めてである。 アルコール中毒性肝硬変，動脈性高血圧，冠動脈疾患，心不全（New York Heart Association分類によるクラスII），糖尿病，慢性閉塞性肺疾患などの多病態であった． 気管分泌液サンプルを通常の方法で処理したところ，5％ヒツジ血液寒天培地上で黄色ブドウ球菌に典型的なクリーム状のβ溶血性コロニーが観察され，このコロニーに感染していることが明らかとなった． 本菌は5回目の継代培養でも好気的・嫌気的培養のいずれでもカタラーゼ陰性が繰り返された。 好気性、嫌気性ともによく増殖した。 スライドコアグラーゼテストとDNaseテストはともに強陽性であった． BBL CRYSTAL system for gram-positive bacteria（Becton Dickinson Company, Sparks, MD）およびAPI Staph system（bioMérieux, Marcy l′Etoile, France）はそれぞれ98.6％と97.8％の確率でS. aureusと同定した（プロファイルコード0064773465と6736153）． また，16S rRNA遺伝子のDNA配列解析により，S. aureus subsp.aureusであることが確認された． 本菌株はDSMZ（German Collection of Microorganisms and Cell Cultures）にDSM 18827の番号で寄託されている。
抗生物質感受性はCLSI（Clinical and Laboratory Standards Institute）ガイドラインに基づき，Muer-Hinton寒天培地でディスク拡散法により判定した． 本菌株はpenicillin，oxacillin，cefaclor，cefuroxime，erythromycin，clindamycin，ciprofloxacinに耐性を示し，gentamicin，rifampin，sulfamethoxazole-trimethoprim，vancomycin，teicoplaninおよびlinezolidに感性を示した． これは，当院で観察される風土病型MRSAの典型的な表現型である． カタラーゼ陰性MRSA株のS. aureusカタラーゼ遺伝子の塩基配列は，既報（9）のプライマーを用いたPCRにより増幅し，両鎖をABI PRISM 3700 DNA analyzerで色素終止化学法で塩基配列を決定した． 配列解析の結果、MRSA株Mu50またはN315のカタラーゼ遺伝子katA（Gen Bankアクセッション番号：BA000017またはBA000018、それぞれ）と、開始コドンから上流の1152位と1388〜1392位の6塩基が異なるだけで99.60％の同一性が確認された。 開始コドンから上流の1152位にある1塩基置換（T）はサイレント変異を表していた。 しかし、5塩基の欠失（AAACG）（開始コドンから上流のbp1388から1392）は、塩基の読み枠を移動させ、その結果、連続したアミノ酸の置換とbp1418での早すぎる翻訳終結を引き起こした。 同様に、我々のカタラーゼ遺伝子の配列は、同じく全ゲノム配列が決定されたS. aureus subsp.
この変異は、カタラーゼ陰性黄色ブドウ球菌のカタラーゼ遺伝子katB（GenBank accession No. しかし，カタラーゼのC末端領域の欠失の結果は，ヌクレオチドリーディングフレームのシフト，早期終止コドン，酵素活性の消失と同じであると思われた。
2種のStaphylococcus，S. aureus subsp.anaerobiusとS. saccharolyticusは，カタラーゼを生産しないことが知られている．
カタラーゼ、より正確にはヒドロペルオキシダーゼは、過酸化水素（細胞代謝中に生成、または宿主感染時に遭遇）を水と酸素に分解する酵素であり、好気的条件下でよく増殖する能力、凝集因子の発現、トレハロースとラクトースからの酸生産、16S rRNA配列に基づいてこれらの種と異なっている。 カタラーゼは、黄色ブドウ球菌の病原性決定因子として長い間知られてきた。 また、カタラーゼやスーパーオキシドジスムターゼの発現が低下している臨床分離株の解析から、酸化ストレス酵素の生体内発現の重要性が示唆されている(4, 5)。 S. aureus subsp. anaerobiusはS. aureus sensu strictoと近縁で、細胞外毒素や酵素を産生する能力を有しているが、病原性はS. aureusよりはるかに低い(9)。 黄色ブドウ球菌感染症の発症には、細胞内生存と細胞外増殖の両方が重要な役割を担っている。 好中球、内皮細胞、上皮細胞、骨芽細胞における細胞内生存は、黄色ブドウ球菌でも起こることが報告されており、それによって細菌が酸化ストレスに耐えることが要求されている(3)。 カタラーゼは、長期間の飢餓状態においても生存能力を維持するために重要な成分であり、この能力は黄色ブドウ球菌やMRSAの院内感染に重要である(11)。 また、カタラーゼの産生は、上気道などの好気的環境下で過酸化水素を生成する微生物と黄色ブドウ球菌の共存を可能にする重要なメカニズムである。 肺炎球菌の黄色ブドウ球菌に対する殺菌活性は過酸化水素を介することが明らかであり，疫学研究で観察された種間干渉のメカニズムが説明できる（8）。 これまでの報告では、カタラーゼ陰性黄色ブドウ球菌は、血液、カテーテル、気管支分泌物、潰瘍、その他の創傷から分離され、感染症や院内常在菌に関連していた (1、2、7、10、12)。 これらの報告は、数は少ないが、カタラーゼが病原性の絶対条件ではないことを示す証拠となる。 しかし、病原性や感染効率が低下している可能性はある。 本症例では，カタラーゼ陰性MRSAは同一患者から繰り返し分離されたが，集中治療室や大学病院の他の患者からは一度も分離されなかった． また，この菌株が感染症を引き起こした形跡はなかった． また，抗生物質耐性パターンから，このカタラーゼ陰性MRSA株と他の局所のMRSA株は共通の起源を持つことが示唆された． カタラーゼ陰性MRSAが患者から分離され，その菌によって明らかな疾病が発生しなかったという報告は，ほとんどない。 本論文は、この意味でユニークな報告である。 また，分子生物学的手法によるカタラーゼ陰性S. aureus subsp.aureus株の初めての報告となった． EF140590.