抗生物質は、敵が誰なのか知らないまま戦っている

原因菌がまだ特定されていないのに、抗生物質による治療が始まることがある。では、医師はいったい何を手がかりに薬を選んでいるのだろう？

細菌感染が疑われて病院を受診したとしよう。

検体を採取すれば、どの細菌が原因なのかを調べることができる。 しかし、培養検査や薬剤感受性検査の結果が出るまでには時間がかかる。 感染が重い場合や治療を遅らせることが難しい状況では、その結果を待たずに抗生物質による治療を始めることがある。

考えてみると、少し不思議なことが起きている。

まだ正確な犯人が誰なのか分からないのに、先に武器を選んでいるのだ。

私たちが知っている多くの武器には標的が必要だ。 ミサイルには座標が必要になる。 ところが抗生物質は、どの細菌が感染を引き起こしているのか特定される前から使われることがある。

さらに不思議なのは、これが単なる賭けではないということだ。

犯人が分からないのに、どうやって攻撃できるのだろう？

秘密は「名前」ではなく「特徴」を狙うことにある

抗生物質は、特定の細菌の名札を読んで攻撃しているわけではない。

狙っているのは、人間の細胞には存在しない、あるいは人間とは十分に異なる 細菌特有の構造や生化学的な仕組みだ。

代表的な例が細胞壁だ。

多くの細菌は細胞壁を作り、それを維持しなければならない。 一方、人間の細胞にはこのような細胞壁はない。 ペニシリンを含むβ-ラクタム系抗菌薬は、細菌が細胞壁を作る過程に関わるタンパク質の働きを妨げる。

別の抗生物質は、細菌のリボソームを狙う。

リボソームはタンパク質を作る工場のようなものだ。 人間の細胞にもリボソームはあるが、細菌のものとは構造が異なる。 テトラサイクリン系抗菌薬などは、この違いを利用して細菌のタンパク質合成を妨げる。

DNAの複製やRNAの合成、葉酸代謝など、細菌と人間の違いを利用する抗生物質もある。

つまり抗生物質は、身分証を確認するのではなく、特徴的な印を見て相手を見分けているようなものだ。

「君の名前は？」と尋ねる代わりに、

「この構造を持っているか？」
「この仕組みでタンパク質を作っているか？」

を見ている。

だから正確な犯人の名前がまだ分からなくても、治療を始めることができる。

でも、医師が本当に何も知らないわけではない

ここで重要なポイントがある。

原因菌が分からないからといって、抗生物質を適当に選んでいるわけではない。

感染した部位、患者の状態、その状況でよくみられる病原体、 過去の検査結果、地域の薬剤耐性の傾向などをもとに、可能性の高い範囲を推定する。

犯人の顔はまだ分からなくても、ある程度のプロフィールは分かっているのだ。

事件がどこで起きたのかを知っている。 そこでどんな犯人がよく現れるのかも知っている。 そして、どの武器が効く可能性が高いのかについても、ある程度の情報がある。

そこで最初は、可能性の高い複数の細菌をカバーできる抗生物質を選び、 培養検査や薬剤感受性検査の結果が出れば、より適切な薬に変更したり、対象を絞ったりすることができる。

これが経験的抗菌薬治療（empiric antibiotic therapy）の基本的な考え方だ。

ところが、ここから問題が始まる

原因菌だけを正確に狙うわけではないということは、裏を返せば もともと私たちの体内で暮らしている細菌まで影響を受ける可能性がある ということだ。

人間の体には、数多くの微生物が共に暮らしている。

特に腸内には複雑な微生物の生態系が形成されている。 これらは消化や代謝、免疫系との相互作用など、さまざまな働きに関わっている。

広域抗菌薬を使用すると、感染を引き起こした細菌だけでなく、 その抗生物質に感受性を持つ常在菌も影響を受けることがある。

そのため抗生物質による治療は、ときに腸内細菌叢の構成を変化させ、 一部の人では下痢などの副作用と関連することもある。

犯人の顔を正確に狙わなくてもよいという利点には、 攻撃範囲が広がる可能性という代償も伴う。

そして細菌は生き残る

細菌が抗生物質を見て考え、対抗策を作り出すわけではない。

抗生物質が存在する環境では、感受性の高い細菌は増殖を抑えられたり死んだりする。 一方、偶然耐性を持っていた細菌や、耐性遺伝子を獲得した細菌は、生き残る可能性が高くなる。

そして、生き残った細菌が増殖する。

耐性の仕組みも一つではない。

抗生物質が結合する標的を変化させる細菌もいる。 抗生物質を分解したり変化させたりする酵素を作る細菌もいる。 薬が細胞内に入りにくくなることもあれば、 入ってきた抗生物質を外へ排出する排出ポンプ（efflux pump）を利用することもある。

さらに驚くべきことに、一部の耐性遺伝子は細菌から別の細菌へ移動することができる。

プラスミドなどの遺伝物質を通じて、ある細菌が持つ耐性遺伝子が別の細菌へ伝わることがある。

もちろん、細菌同士が集まって抗生物質への対抗法を教え合っているわけではない。

生き残るうえで有利な遺伝情報が、細菌集団の中を広がることがあるのだ。

結局、抗生物質は何を知って戦っているのだろう？

最初の疑問に戻ってみよう。

原因菌がまだ分からないのに、どうして先に抗生物質を選べるのだろう？

抗生物質は、犯人の顔を正確に確認してから発射するミサイルではない。

だからといって、何も考えずに落とす無差別爆撃でもない。

犯人の名前は分からなくても、どのような生物である可能性が高いのかを推定し、その生物学的な弱点を狙う武器なのだ。

そして医師は、感染が起きた場所や状況から、可能性の高い原因菌の範囲をまず推定する。

検査結果が届けば、その範囲をさらに絞っていく。

だから抗生物質による治療は、ときに 不完全な情報から始まり、新しい情報が加わるにつれて少しずつ精密になっていく治療 でもある。