中学二年生の妹が「○○の主役は我々だ!」さんの動画を閲覧してい...
5 and 56 hours Kidneys 識別 化学的データ 9 11 2 4 243. の分類上ではに分類される。 フレミングはこの功績によりを受賞した。 発見後、医療用として実用化されるまでには10年以上の歳月を要したが、に（ペニシリンG、PCG）が単離されて実用化され、中に多くの負傷兵や戦傷者をから救った。 以降、種々の誘導体（ ）が開発され、医療現場に提供されてきた。 以降、日本国内においては主力抗菌剤の座を系抗生物質やに明け渡した感があるが、ペニシリンの発見はこれらの抗菌剤が開発される礎を築いたものであり、しばしば「における偉大な発見」の中でも特筆すべき1つとして数え上げられる。 作用機序 ペニシリンはであり、のの主要成分であるを合成する酵素（）と結合し、その活性を阻害する。 この結果ペニシリンが作用した細菌はペプチドグリカンを作れなくなり、その分裂に伴って細胞壁は薄くなり、増殖が抑制される（）。 また細菌は細胞質のが動物の体液よりも一般に高いため、ペニシリンの作用によって細胞壁が薄くなり損なわれた細菌細胞では外液との浸透圧の差から細胞内に外液が流入し、最終的にはを起こして死滅する（）。 この作用から、ペニシリンは増殖中の細菌に強く働き、この性質を利用した、栄養要求変異株を選抜（濃縮）するがある。 ペニシリンは、真正細菌の細胞壁の合成を標的として特異的に阻害する薬剤である。 ペプチドグリカンを主要成分とする細胞壁はを除く真正細菌の生存に必須な構造であるが、ヒトを含めたには存在しない。 そのため、ペニシリンは真正細菌に対する選択毒性が高く、ヒトに対する毒性は低い。 この点においてペニシリンは、すでに発見・実用化されていたやに比べて抗細菌剤としてはるかに優れており、このため実用化後には大きく普及し、他の多数の抗生物質開発のきっかけになった。 初期のペニシリンはブドウ球菌を代表とする、に対しては強い抗菌作用を示すが、を代表とするに対しては抗菌作用が弱いという性質を持っていた。 特に、グラム陰性桿菌の中でも薬剤に対する自然抵抗性が高いには無効であった。 ペニシリン系抗生物質開発の歴史はやとの戦いの歴史でもある。 作用が弱いグラム陰性桿菌に対する作用増強を目的としてペニシリン骨格を種々の化学修飾あるいは置換基の化学変換により、弱作用菌への抗菌力の増強が試みられ、多くのが開発された。 ペニシリン系抗生物質に関しては一般に新しい抗菌薬が開発されるに従って、グラム陽性菌にもグラム陰性菌にも作用を持つように移行していく傾向がある。 またフレミングが発見したペニシリンは、酸性で分解されやすく経口投与では胃液で分解されて無効になるため、当初はとして用いられた。 しかし、経口投与可能なペニシリン系抗生物質も、初期の段階から開発されている。 耐性菌の出現 [ ] 「」も参照 ペニシリンが用いられるようになると、ペニシリンに対するを新たに獲得した が出現した。 ペニシリン耐性菌はペニシリンが実用化された数年後には臨床現場から分離されたが、抗生物質の無秩序な濫用が引き金となって拡大し、にはペニシリン耐性菌の問題が顕現化して医療上の大きな問題になった。 当時出現した初期のペニシリン耐性菌は、（（, EC 3. 6, ））というを加水分解し、開環する酵素を産生する。 これは薬剤分解酵素の遺伝子を突然変異、あるいはやを介して獲得したものであった。 そこで、これらの分解酵素による分解を受けないペニシリン系抗生物質であるメチシリンが開発された。 また、ペニシリンとなどの阻害剤を合剤とすることで、耐性菌の問題を解決してきた。 しかし、メチシリンが実用化された数年後には、メチシリンに耐性を持つ（MRSA）が出現した。 MRSAは、PBPの変異型であるPBP2'を獲得したである。 ペニシリンは、細菌が細胞壁を作るのに必要な酵素である（PBP）に結合して作用する。 PBPにはPBP1、PBP2と多くの種類があることが知られている。 多くの耐性菌はを産出することでペニシリンを分解して耐性を得ている。 なお、などはまったく別の機構で耐性を得ている。 これはPBPの変異でペニシリンが変異PBPに結合できなくなるからである。 ACVトリペプチドは酵素 isopenicillin N synthetase によりイソペニシリンN（isopenicillin N）へと環化し、が形成される。 イソペニシリンNは酵素 isopenicillin N N-acyltransferase により側鎖が交換されるが、関与するアシル-CoAのカルボン酸残基に応じて、種々の誘導体が得られる。 この様に、isopenicillin N N-acyltransferaseが比較的基質特異性が低い酵素である為、 Penicillium spp. においてもイソペニシリンNから、もともと細胞内に存在するアシル-CoAと交換することで、ペニシリンG、ペニシリンKなど多くの誘導体が産生される。 イソペニシリンNはイソペニシリンN異性化酵素 isopenicillin N epimerase によってペニシリンNに異性化される。 セファロスポリン系の抗生物質の生合成はペニシリンNを出発物質としている。 ペニシリン系抗生物質 [ ] ペニシリンは、狭義にはフレミングが見つけた培養液から精製したもの（ 天然ペニシリン）と、培地に原料を人為的に添加してアオカビに合成させた後に精製したもの（ 生合成ペニシリン）を指し、これらにはペニシリンG、ペニシリンVなどの名称が付けられている。 一方、これらを原料に化学修飾を施したもの（ ペニシリン）や、すべて化学的に合成したもの（ 合成ペニシリン）も開発されている。 広義には、これらのペニシリン系抗生物質のことをすべてペニシリンと呼ぶことがある。 ベンジルペニシリンの3Dモデル 天然ペニシリン が発見した、 Penicillium noctumの培養液に含まれていたペニシリン。 フローリーとチェインがその精製に成功した際、これらは複数のペニシリン系化合物の混合物であることが判明した。 いずれもペナム環の3位にカルボン酸基がついた、ペニシラン酸化合物である。 6位側鎖の違いから、ペニシリン G、X、F、Kなどが発見されたが、そのうち収量、活性、安定性の面で ペニシリン G（）が最も抗菌剤として優れていた。 noctumのペニシリン産生能はそれほど高くなかったが、その後より生産量の高い P. chrysogenumが発見され、さらに品種改良と発酵培養技術の改良によって収量が改善された。 生合成ペニシリン 天然ペニシリンを産生するアオカビの培養液に別の原料を人為的に添加し、生合成的特性を利用して誘導体化した一群のペニシリンを 生合成ペニシリンと呼ぶ。 すなわち、培地中に目的のカルボン酸を大量に存在させ、他の栄養素や培養条件を調整することで積極的に同カルボン酸を取り込ませて目的のペニシリン誘導体を醗酵させるのである。 この方法で開発されたペニシリンとしては フェノキシメチルペニシリン（ペニシリン V）、 ペニシリン N、 ペニシリン Oなどが挙げられる。 半合成ペニシリン 天然ペニシリンや生合成ペニシリンを原料にして、化学的な修飾を施して開発されたもの。 その多くは、醗酵で得られたペニシリンを酵素的に6位側鎖を切断し、とし、続いて化学的に新しい6位側鎖を導入する方法で誘導体化された。 この方法は生合成ペニシリンに比べ誘導体化する際の制約が少ない為、多種多様のペニシリン誘導体を合成することが可能になった。 合成ペニシリン ペニシリン系化合物が相次いで開発されていた1940年代から1950年代前半には、その構造の複雑さからペニシリンを化学的に全合成することは不可能だと考えられていたが、、ジョン・シーハンがペニシリンVの全合成に成功した。 これによって化学合成法が確立されると、それまで培養を必須としていたペニシリンの生産技術が変革し、従来の天然、生合成ペニシリンが化学合成されるようになると共に、新たに化学合成による新しいペニシリン系化合物が開発された。 主なペニシリン系抗生物質 [ ] ペニシリン系抗生物質は、上記した開発および生産の方法の違いによる分類の他、耐酸性と、治療対象になる微生物の範囲による分類が汎用的に用いられる。 天然ペニシリンがによって分解され、経口投与が不能であった欠点を補うため、耐酸性ペニシリンが開発された。 初期のペニシリンは、グラム陽性菌および陰性球菌に対してのみ有効で、またペニシリン耐性菌が獲得したペニシリナーゼ（ペニシリン分解酵素）によって不活化されるものであったが、ペニシリナーゼ抵抗性ペニシリン、グラム陰性桿菌にも有効な広域ペニシリン、の順に、抗菌スペクトルを広げる方向で開発が進んだ。 以下に代表的なペニシリン系抗生物質を示す（略号は抗微生物薬略語:日本化学療法学会制定） 天然ペニシリン（点滴、筋注用） [ ] の構造式 グラム陽性球菌、グラム陽性桿菌とグラム陰性球菌に有効。 グラム陰性桿菌およびペニシリナーゼ酸性耐性菌には無効。 酸による分解を受けるため、経口投与不能で注射剤として用いられた。 抗菌スペクトルの面から、下記の耐酸性ペニシリンと併せて第一世代ペニシリンと呼ばれることがある。 （ペニシリンG） benzylpenicillin : PCG 天然ペニシリン。 Penicillium notatum産生物中、最も活性が大。 前述のとおりペニシリンGの物質名はベンジルペニシリンである。 成人では300万〜400万単位を4時間おきに投与する。 これは約1gを4時間おきである（ペニシリン1単位は0. ペニシリンG経口は、A群による軽度の感染症、咽頭炎や猩紅熱にのみよい適応がある。 筋注ペニシリンGカリウムには、どうもよい使い用途がない。 ペニシリンGは嫌気性菌によい活性があるが、耐性の問題のため現在では使いにくくなっている。 注意点としてはを溶連菌による細菌性とし、ペニシリンを投与すると皮疹を起こすので注意が必要である。 また筋注用のペニシリンG製剤もある。 ベンザシンペニシリンやプロカインペニシリンがあげられる。 また、日本では入手難である。 耐酸性ペニシリン（経口薬） [ ] 経口投与を可能にするため、耐酸性にした生合成ペニシリン、半合成ペニシリン。 抗菌スペクトルは天然ペニシリンと同じであり、それと併せて第一世代ペニシリンと呼ばれることがある。 フェノキシメチルペニシリン phenoxymethylpenicillin : Penicillin V 初めて開発された、耐酸性の生合成ペニシリン。 ジョン・シーハンによって全合成方法が開発された最初のペニシリン系化合物でもある。 ベンジルペニシリンベンザチン 経口薬としてはなどがあげられる。 適応はベンジルペニシリンと全く同じである。 の中で細菌性等の場合、処方されることがある。 こういった特徴からに対して用いることが期待できる。 ただしには無効であり、主に用と考えられている。 歴史的にはが有名である。 メチシリンは副作用が強く、マーケットから外されてしまった。 そこで登場したのが合成ペニシリンである、（商品名: メトシリンS）ややである。 適応はMSSAである。 日本ではこれらの薬は販売していない。 メチシリン methicillin : DMPPC 最初のペニシリナーゼ抵抗性ペニシリン。 不安定なため，検査施設でも扱いが難しいため、ほとんどつかわれていない。 仕方なく扱いやすいで代用されているのが現状である。 oxacillin : MPIPC メチシリン類似の抗菌・耐性菌活性。 米国では頻用されている。 メチシリンの代わりにMRSA検査用に使用される。 経口、注射。 Nafcillin：NFPC メチシリン類似の抗菌・耐性菌活性。 米国では頻用されている。 クロキサシリン cloxacillin : MCIPC Dicloxacillin : MDIPC 経口、注射 広域ペニシリン（緑膿菌用を含む） [ ] を拡大してにも有効になったもの。 初期に開発されたアンピシリンなどは、グラム陰性菌の中でも特に薬剤への自然抵抗性が強いには無効であったが、後に緑膿菌にも有効なカルベニシリンが開発された。 基本的には合成ペニシリンでありアミノ基をもつ。 点滴薬の（商品名：注射用ビクシリンなど）、経口薬のアモキシリン（商品名：サワシリンなど）がある。 2007年現在は殆どペニシリンと変わらないと考えてよい（当初はグラム陰性に効くのポイントだった）。 感受性のある腸球菌感染症にはアミノペニシリンはよい選択である。 感染症の第一選択薬はアミノペニシリンである。 特にリステリア（特にリステリアでは大量静注する）、にはが効かないことが多いので重宝する。 緑膿菌にも効果がある広域ペニシリンをウレイドペニシリンともいい、広域でやや活性の劣るペニシリンの仲間とされている。 構造からはアミノアシルペニシリンともいう。 特にピペラシリンはを疑ったときに重宝する。 緑膿菌感染症はなど免疫抑制下、長期入院の患者が対象となる。 そして緑膿菌はピペラシリンに対してトレランスをもっている、即ちMIC minimum ihnibitory concentration: とMBC minimum bactericidal concentration: に差がある。 よって大量静注が必要である。 またアミノグリコシドを用いるとシナジーがある。 アミノグリコシドを用いてからピペラシリンを用いた方が効果が高いと言われている。 緑膿菌に無効な広域ペニシリン [ ] ampicillin : ABPC 最初の広域ペニシリン、経口、注射。 の実験でもよく利用される。 よく用いる製剤としてはがあげられる。 ユナシンは肺炎の第一選択にもなる。 amoxicillin : AMPC 経口ペニシリンであり、などが有名である。 やに関しては第一選択である。 感染臓器の違いから同様の起因菌であるには用いないのが特徴である。 バカンピシリン bacampicillin : BAPC 経口ペニシリン タランピシリン talampicillin : TAPC 経口ペニシリン 緑膿菌に有効な広域ペニシリン [ ] カルベニシリン carbenicillin : CBPC 緑膿菌にも有効になった最初の広域ペニシリン。 ticarcillin : TIPC メズロシリン mezlocillin : MZPC temocillin apalcillin piperacillin : PIPC 点滴用製剤であるは緑膿菌をターゲットとした場合、非常に有効である。 尚、注射剤は、スルバクタムをエステル結合させずにアンピシリンにスルバクタムを配合させている。 クラブラン酸のみ肝臓から排泄される。 ESBL産生菌に対しても有効であり、ペニシリナーゼ（プラスミド上）には効果あるが、セファロスポリナーゼ（染色体上）には効果が弱い。 、とクラブラン酸の合剤であるオーグメンチンやクラバモックス、とスルバクタムの合剤であるユナシンが知られている。 主に呼吸器感染症、周術期感染阻止に用いられる。 一部にも有効。 2006年時点では日本で一番使用されている注射用ペニシリン製剤である。 グラム陰性菌に強い。 世界でもっとも消費されている注射抗菌剤である（商品名ゾシン）。 2位はセフトリアキソン CTRX。 アモキシシリン単独では無効な菌種にも有効である（商品名 オーグメンチン・クラバモックス）。 日本では発売中止（明治製菓-GSK）。 適応 [ ] ペニシリンが第一選択となる疾患 定型 2007年現在、起因菌である肺炎球菌はペニシリン耐性である場合が多い。 そのため培養で薬剤感受性を調べておく必要がある。 ペニシリン低感受性肺炎球菌ならば大量投与（1200万〜2400万単位）用いることで治療することはできる。 細菌性の場合は溶連菌が起因菌となるのでバイシリンGを用いることが多い。 10日間位の服薬で完治すると言われている。 との鑑別に注意が必要である。 、 細菌性の場合は定型肺炎と同様の起因菌である。 即ち肺炎球菌（グラム陽性球菌）、インフルエンザ桿菌（グラム陰性桿菌）、（グラム陰性球菌）である。 第一選択としては抗菌薬を使用しないが、症状が強い場合は広域ペニシリンであるアモキシシリン（パセトシン）を用いる場合が多い。 肺炎と抗菌薬が異なるが肺と異なり、中耳や副鼻腔は不潔な臓器なのである程度菌を殺せれば臨床症状は改善するので問題ない。 副作用 [ ] ペニシリンはとしての一面を持ち、反応を引き起こしやすい。 そして数万人に一人程度の確率で、を引き起こすことがあり、ペニシリンが引き起こす重篤なアレルギー症状は「ペニシリン・ショック」と呼ばれた。 以前はが行われていたものの、2004年9月に日本化学療法学会の提言に沿う形で、厚生労働省が抗菌薬の添付文書改訂を指示し、徐々に皮内テストは廃止される方向にある。 分類 発症時期 機序 主症状 I型 1時間以内 IgE アナフィラキシー、頻脈、低血圧、喉頭浮腫、気道閉塞、血管浮腫、じんま疹 II型 72時間以内 IgG、補体 間質性腎炎、溶血性貧血、血小板減少 III型 72時間以内 IgG、IgM免疫複合体 血清病、薬剤熱、接触性皮膚炎 IV型 72時間以内 接触性皮膚炎 その他 播種状紅斑丘疹様発疹 但し、I型は1時間から72時間までに発症することもある。 型は全てのクームスの分類に対応させた。 ペニシリンの副作用は基本的にアレルギーなので投与量は関係ない。 ペニシリン1単位は0. 5gほどであり、ほかの抗菌薬と変わらない。 また、アレルギー性なので副作用が生じたら原則として投与中止である。 特に間質性腎炎などでは腎障害があるので投与量を調節するという選択をしてしまいがちであるが投与量を変えてもアレルギー性の障害なので意味はない。 但し、にペニシリンを投与すると、と呼ばれる発熱、皮疹といった症状が出ることがある。 これはアレルギー反応ではないので投与を中止してはならない。 ペニシリンによるアナフィラキシーは頻度は低いがアレルギーの発生率は0. セフェム系では交叉反応を起こすことも知られているがそこまで高頻度ではないので変更を行うのに意味はある。 梅毒の治療などでアレルギーが出ても使用継続する必要がある場合はアレルギー専門医のもとでを行うという方法もある。 、法学部長が「ペニシリン・ショック」で死亡し、で大きく取り上げられた。 この事故をきっかけとしてペニシリンによるショック死は実はすでに100名に及んでいたことが明らかになり社会問題となった。 歴史 [ ] ペニシリンがに効くと書かれた中の広告 その後、に（Howard Walter Florey）と（E. Chain）がペニシリンの単離に成功したが、1つと思われたペニシリンは、、ペニシリンN等の混合物であった。 翌には実際臨床でその抗菌剤としての効果を確認した。 その後は効率よくペニシリンを作る菌の探求が進むとともに、菌の培養及びペニシリンの抽出法などが改良され、大量生産が可能となったペニシリンはにおいて軍隊で広く用いられた。 終戦後の1945年からは民間にも開放された。 フレミングの「ペニシリンの発見」とフローリー等の「ペニシリンの再発見」とそれに続くペニシリンGの実用化は感染症の臨床治療を一変させ、その功績によりフレミング、フローリー、チェインには1945年にが授与された。 日本では、1943年（昭和18年）にの医学雑誌から存在を知ったで開発が始まり、翌1944年に少量ながら生産に成功。 「碧素（へきそ）」と名付けられ、数人の患者に投与されて実績を挙げたが、大量生産には至らないまま敗戦を迎えた。 からはが招聘したのジャクソン・フォスター教授の指導の元に日本の製薬会社各社が生産を開始し 、翌から病院を通して日本中へと広まった。 その結果、日本では抗生物質の開発及び生産が著しく増大し、感染症の治療法が普及し、乳児から高齢者までの全ての年齢層で感染症による死亡率が著しく減少し、平均寿命の上昇に大きな影響をもたらした。 グアテマラでの意図的性病感染による人体実験 [ ] 1946年から1948年までで、と、公衆衛生局の医師により、ペニシリンの効果を確かめるための人体実験（接種）が行われていたことが明らかになり、と厚生長官がグアテマラ大統領に謝罪する事態に発展した。 2011年3月9日、感染者関係者はこの謝罪を評価はしたものの、に、11日までに和解案を提示しなければ賠償請求の集団訴訟を提起する旨通知した。 Walling, Anne D. 2006年9月15日. American Family Physician. 2015年9月25日閲覧。 - 日本製薬工業協会 2015年1月9日閲覧• 川上武『戦後日本病人史』p. 324• 「碧素・日本ペニシリン物語」、、1978年、ASIN B000J8NMSK• 、HP• CNN• AFP• CNN• 参考文献 [ ]• ・宮入烈 共著『抗菌薬の考え方、使い方』、2004、 外部リンク [ ]• 日本化学療法学会• 北里一郎、 日本化学療法学会雑誌 Vol. 45 1997 No. 8 P698-700 この項目は、に関連した です。 などしてくださる（／）。
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