30歳の男性が、1週間の発熱、悪寒、全身倦怠感のため救急部を受診した。 患者はヘロイン静脈内注射を使用しており、皮膚および軟部組織の感染症により数回入院している。 心臓聴診で収縮期駆出性雑音が認められ、心エコー検査で大動脈弁の植生性病変が認められた。 入院時の血液培養でEnterococcus faecalisが培養され、その後の検査で、細菌のペンタペプチドペプチドグリカン細胞壁前駆体の末端アミノ酸がD-アラニンではなくD-乳酸であることが判明した。 この置換は、次の抗生物質のうちどの抗生物質の効力を著しく低下させる可能性が高いか？
A.
セフトリアキソン
(1%)
B.
ホスホマイシン
(0%)
C.
ペニシリン
(12%)
D.
ポリミキシン
(0%)
E.
テトラサイクリン
(0%)
F.
バンコマイシン
(85%)
正解
F
細菌の細胞壁は、N-アセチルムラミン酸（NAM）とN-アセチルグルコサミン（NAG）を骨格とする架橋ペプチドグリカンサブユニットで構成されている。 細胞壁の破壊は細菌の溶菌につながるため、多くの抗生物質が細胞壁の合成を標的としている：
ホスホマイシンは酵素MurAを阻害することにより、NAM-NAGポリマー骨格の形成を阻害する。 耐性は主に、ホスホマイシンの結合を阻止する排出ポンプまたはMurAの変化に起因する（選択肢B）。
バンコマイシンは、ペンタペプチドペプチドグリカンサブユニットのD-アラニン-D-アラニン末端に結合することにより、トランスペプチダーゼが成長中のペプチドグリカン鎖を架橋するのを阻害する。 バンコマイシンに対する耐性は、主に末端のD-アラニン-D-アラニンがD-アラニン-D-乳酸に置換されることに起因し、これによりバンコマイシンの結合が1000倍以上低下する。
ペニシリンおよびセファロスポリン（セフトリアキソンなど）は、トランスペプチダーゼに結合して直接阻害するβ-ラクタム系抗生物質である。 耐性は主にトランスペプチダーゼの変化によってβ-ラクタム結合が低下するか、薬剤を分解する酵素（例えばペニシリナーゼ）が産生されることに起因する（選択肢AとC）。
(選択肢D）ポリミキシンはリポ多糖に結合し、細菌の細胞質膜を破壊する。 細菌の細胞壁には干渉しない。
(選択肢E）テトラサイクリンは30Sリボソームサブユニットに結合し、アミノアシルトランスファーRNAの結合を阻害する。 耐性は主に、テトラサイクリンが存在しても翻訳が行われるようにする排出ポンプまたはリボソームの変化に起因する。
教育目的
バンコマイシンは細菌のペンタペプチドペプチドグリカンサブユニットの末端D-アラニン-D-アラニンに結合し、トランスペプチダーゼがペンタペプチドに結合するのを阻害し、細胞壁の架橋を阻害する。 耐性は主に、バンコマイシンの結合を阻害する末端D-アラニンのD-乳酸への置換に起因する。