VOL.39 S-2 Cefepimeのin vitroお よびin vivo抗 菌 力59

Cefepime(BMY-28142)のin vitroお よ びin vivo抗 菌 力

西野 武志 ・大槻 雅子 ・益吉 眞次 ・光野 尚子 ・平岡 博美

京都薬科大学微生物学教室*

新 し く合 成 さ れ た 注 射 用 セ フ ェ ム 抗 生 物 質cefepime(CFPM,BMY-28142)のin vitroお

よ びin vivo抗 菌 力 に つ い て,cefoperazone(CPZ),cefmenoxime(CMX),ceftazidime(CAZ)

お よ びcefuzonam(CZON)を 比 較 薬 と し て検 討 し,以 下 の 成 績 を得 た。CFPMは グ ラ ム 陽 性

菌 お よ び 陰 性 菌 群 に 対 して 幅 広 い 抗 菌 ス ペ ク ト ラ ム を 有 し て お り,グ ラ ム 陽 性 のStaphylococ-

cus aureusやStaphylococcus epidermidisに 対 して はCPZやCMXと 同 様 の,ま たStreptococ-

cusspp.に 対 し て はCMXと ほ ぼ 同 様 の 抗 菌 力 を示 し た。 しか しEnterococczts faecaltsに 対 し

て は 他 の セ フ ェ ム 剤 と 同 様 無 効 で あ っ た 。 一 方,グ ラ ム 陰 性 菌 に 対 す るCFPMの 抗 菌 力 は

CMXやCZON同 様 非 常 に 優 れ て お り,Pseudomonas aeruginosaに 対 して もCAZと 同様 の 良

好な抗菌力を示した。臨床分離の S. aureus, S. epidermidis, Streptococcus pyogenes, Streptococ-

cus pneumoniae, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Proteus vulgaris, Morganella

morganii, Enterobacter aerogenes, Serratia marcescens, Haemophilus influenzae , Branhamel-la catarrhalis, Acinetobacter calcoaceticus, P. aeruginos aに対す るCFPMのMIC50は それ ぞ

れ1.56,0.78,0.025,<0.006,0.05,0.05,0-05,0.025,0.10,0。39,0.10,0.39,3 .13,1.56μg

/mlで あ っ た 。E.coli,A.calcoaceticusお よ びP.aeruginosaに 対 し てCFPMは 薬 剤 濃 度 に

応 じた 殺 菌 作 用 を示 し た。E.coli,S.marcescens,P.aeraginosaにCFPMを 作 用 させ た 時 の

形 態 変 化 を位 相 差 顕 微 鏡 に よ り観 察 した と こ ろ,い ず れ の 菌 種 に お い て もfilament像 やspher-

oplastそ し て 溶 菌 像 を 認 め た。 マ ウ ス 実 験 的 腹 腔 内 感 染 症 に 対 す るCFPMの 治 療 効 果 は ,S.

aureusで はCPZやCZONと 同 様 の 効 果 を 示 し,S.pneumoniaeで はCPZに は 劣 る もの の

CAZやCMXよ り も優 れ た 効 果 を 示 した 。 一 方,E .coli,K.pneumoniae,S.marcesceusに

対 し て は,CFPMは 他 の セ フ ェ ム 剤 よ り も優 れ た 治 療 効 果 を 示 し,P.aeruginosaに 対 し て は,

CAZと 同 等 か 若 干 劣 り,CPZやpiperacillinよ り も良 好 な 治 療 効 果 を示 し た 。

Key words: Cefepime,MIC,殺 菌 作 用,形 態 変 化,実 験 感 染 治 療 効 果

Cefepime(CFPM,BMY-28142)は ブ リ ス トル ・マ

イヤ ー ズ研 究 所 株 式 会 社 で 合 成 され た 新 し い 注 射 用 セ

フ ェ ム 抗 生 物 質 で あ る 。 化 学 名 は(6R,7R)-7-〔(Z)

-2-(2-amino-4-thiazolyl) -2-methoxyimino -

acetamido]-3-(1-methylpyrrolidiniomethyl)-8-oxo

-5-thia-1-azabicyclo[4.2 .0]oct-2-ene-2-carbox-

ylate dihydrochloride monohydrateで,い わ ゆ るベ

タ イ ン構 造 を有 す るoxime型 セ フ ェ ム 抗 生 物 質 で あ

り,分 子 式 がC19H24N6O5S2・2HCl・H2O分 子 量 が571 .

50の 白色 な い し淡 黄 白色 の 結 晶 性 の 粉 末 で あ る。

本 物 質 は 好 気 性 の グ ラ ム 陽 性 菌 お よ び

Pseudomonas aerugiuosaを 含 む グ ラム 陰性 菌 に対 し

て幅広 い抗菌 スペ ク トラム を有 し,β-lactamaseに 対

して も極 め て安 定 で あ るこ とが報告 され てい る圃 。

今 回,我 々 はcefepimeのin vitroお よびin vivo抗

菌 力 に つ い て 既 知 抗 生 物 質cefoperazone,cefmenox-

ime,ceftazidimeお よ びcefuzonamを 比 較 薬 と し て

検 討 した の で報 告 す る。

1.実 験 材 料 お よ び 実 験 方 法

1.使 用 薬剤

Cefepime(CFPM,BMY-28142;ブ リス トル ・マ イ

ヤー ズ研 究 所株 式会 社),cefoperazone(CPZ;富 山化

学工 業株 式会 社),cefmenoxime(CMX;武 田薬 品工

業 株 式 会 社),ceftazidime(CAZ;田 辺 製 薬 株 式 会

社),cefuzonam(CZON日 本 レダ リー株 式 会社)お

よびpiperacillin(PIPC;富 山化学 工 業株 式会 社)の い

ずれ も力価 の明 らか な もの を用 いた。

2.使 用菌株

教 室保 存の グラム 陽性 菌19株,グ ラム陰性 菌29株

お よび 臨床 材 料 か ら分 離 され たStaphylococcztks aur-

*〒607京 都市 山科 区御陵中内町5

60CHEMOTHERAPY JUNE 1991

eus 62株, Staphylococcus epidermidis 26株, Strepto-

coccus tneumonzae 16株, Streptococcus pyogenes 35

株, Escherichia coli 96株, Klebsiella pneumoniae 62

株, Enterobacter cloacae 29 株, Enterobacter aer-

ogenes34株, Serratia marcescens 91株, Proteuc

mirabilis 30 株, Proteus vullaris 36 株, Providencia

retlgeri17株, Morganella morganiz 25株, Haemo.

philus influenzae 24株, Branhamella catarrhalis 19

Table 1. Antibacterial spectrum of Gram-positive bacteria (106 cells/m1)

Table 2. Antibacterial spectrum of Gram-negative bacteria (106cells/m1)

VOL. 39 S-2Cefepimeのin vitroお よ びin vivo抗 菌 力 61

株,Acinetobacter calcoaceticus 64株 お よ びP.aer-

uginosa 40株 を用 い た 。

3.感 受 性 測 定 法

前 培 養 にTryptosoya broth (TSB,ニ ッ ス イ),感

受 性 測 定 培 地 にHeart infusion agar(HIA,ニ ッ ス イ)

を用 い,日 本 化 学 療 法 学 会 最 小 発 育 阻 止 濃 度(MIC)

測 定 法5)に 従 って 行 っ た 。 な お,Streptococcus spp.,

corynebacterium diphtheriaeに は10%馬 脱 繊 維 血 液

を添加 したHIAを,H.influenzaeに は5%の 割 合 に

fildes enrichment (Difco)を 添 加 したHIAを,8

catarrhalis にはHIAに5%馬 脱繊 維 血 液 を添 加 した

チ ョコ レー ト寒 天培 地 を測定 用 培地 と し,37℃,20時

間培 養後 のMIC(μg/ml)を 求 め た。

4.増 殖 曲線 に及 ほす 影 響

Table 3. Comparative in-vitro activities of cefepime and other cephalosporins against clinical isolates

62 CHEMOTHERAPY JUNE 1991

前 培 養 したE.coliKC-14,A.calcoaceticus Ac-54,

Paemginosa E-2の 各 菌 液 をHeart infusion broth

(HIB,ニ ッ ス イ)で 希 釈 し,振 と う培 養 を行 っ た 。 約

2～3時 間 後 の対数 期 途 上 に種 々 の 濃度 の 薬 剤 を作用

させ,薬 剤作 用1,2,4時 間後 に生 菌数 の測 定 を行 っ

た。

Table 3. Continued

VOL. 39 S-2Cefepimeのin vitroお よ びin vivo抗 菌 力 63

5.位 相 差 顕微鏡 に よる形 態観察

スラ イ ドガ ラス上 でCFPMを 含 有 させ た薄 層 の 寒

天 を作製 し,こ れに対 数期 途上 のEcoliK12,s

marcescens T-55,P.aemginosa E-2各 菌液 を塗 抹 後,

カバー ガ ラス を載せ,パ ラ フ ィンで封 じ,こ れ をニ コ

ン倒立位 相差 顕微鏡 で観察 した。

6.マ ウス実験 的感染 症 に対 す る治療効 果

ddY系 雄 性 マ ウス(4週 令,体 重20±1g)1群10匹

を用 い,S.pneumoniae III型の菌 濠お よび6%gastric

mucin(半 井化 学)と 等 量混合 したS.aureus Smith,

E.coli 444, K. pneumoniae KC-1, S.marcescens T

-55 , P.aeruginosa E-2,P.aeruginosa K31, A.

calcoaceticu 3Ac-54の 各菌 液 をマ ウ ス腹 腔 内に接 種 し,

接種2時 間 後に1回 皮 下 治療 を行 った。7日 目の 生 存

率 か らLitchfield-Wilcoxon法6)に よ りEDso(mg/

mouse)お よび その95%信 頼 限界値 を算 出 し,治 療効

果 として示 した。

II.実 験 結 果

1.抗 菌 スペ ク トラム

教室保 存 の グラム陽性 菌群 お よび グラム陰性 菌群 に

対す る感 受性 につ い て検 討 した結 果 をTables1,2に

示 した。

CFPMは 幅広 い抗 菌 スペ ク トラム を有 して お り,そ

の抗 菌力 を比 較 す る と,グ ラム 陽性 菌 ではCAZよ り

は2～32倍 優 れ てい たが,CMXやCZONよ りは2～

16倍 劣 っ ていた。またCPZと で は,CFPMはSt箔 ¢pto-

coccus属 に対 して約4倍 強 い抗 菌力 を示 し,他 はほぼ

同等 であ った。 グラム陰性 菌 に対 しては,CFPMの 抗

菌 力 はCMXやCZONと ほ ぼ 同 等 か 優 れ て お り,

CAZやCPZよ り も強 い 抗 菌 力 を 示 し た。特 に,

Citrobacter freundii, E. cloacae, E. aerogenes, Harnia

alvei, M. morganii, A. calcoaceticusに 対 して は他 剤

に比べ て最 も強 い抗 菌 力 を示 した。Tableに は示 さな

か ったが,108 cells/mlの 接 種菌 量 で もほ ぼ 同様 の傾

向 を認め た。

2.臨 床 分離 株 に対す る感 受性 分布

各種 臨 床 分 離 株 に 対 す るCFPMの 感 受 性 分 布,

MIC 50お よびMIC90をTable 3に 示 した。

CFPMのSaureusに 対 す るMIC50は1.56μg/ml

で,CAZよ りも優 れ て お り,CMX,CPZと 同等 で,

CZONよ りは劣 って い た。 またS pyogenesに 対 す る

MIC5。 は0.025μg/mlで あ り,CAZやCPZの0.10μg

/mlよ りは優 れ てい たが,CMXやCZONよ りも劣 っ

てい た。S.pneumoniaeに 対 す るCFPMのMIC 50は

く0.006μg/mlで あ り,CMXやCZON同 様 の優 れ た

抗 菌 力 を 示 した。 グ ラ ム 陰 性 のEcoliお よ び1(.

-E .coliKC-14-

cefepime ceftazidime

- A.calcoaceticus Ac-54-

cefepime ceftazidime

-P .aemginosa E-2-

cefepime ceftazidime

Fig. 1. Effect of cefepime and ceftazidime on the

viability of Gram-negative bacteria

64 CHEMOTHERAPY JUNE1991

Fig. 2. Phase-contrast micrographs of Gram-negative bacteria exposed to cefepime

VOL. 39 S-2Cefepimeのin vitroお よ びin vivo抗 菌 力 65

pnmmoniaeに 対 す るCFPMのMIC5。 は い ず れ も0.

05μ9/mlで あ り,比 較 薬 よ り も優 れ た 抗 菌 力 を 示 し

た 。Ecloacae, E.aerOgenes, P,rettgeri,M。morganii

に 対 す るCFPMのMICg。 は そ れ ぞ れ0.10,0.39,0.

20,0.10μg/m1で あ り,最 も優 れ た抗 菌 力 を 示 し た 。

SmarcescensやA.calcoaceticusに 対 す るCFPMの

感 受 性 は そ れ ぞ れ0.05～12.5μg/ml,<0.006～100μg

/mlと 幅 広 く分 布 して お り,CAZと ほ ぼ 同 等 で,CPZ

よ りは 明 ら か に 優 れ た 抗 菌 力 を 示 し た。Pminzbilis

お よ びPvulgarisに 対 し て は,CFPMはCAZ,

Table 4. Protective effects of cefepime on experimental infections in mice

* Containing 3% hog gastric mucin** Not containnig gastric mucin

66 CHEMOTHERAPY JUNE 1991

CMX,CZONと 同 様 の 優 れ た 抗 菌 力 を 示 し た 。H.

influenzaeに 対 して はCMX,CZONが 優 れ た 抗 菌 力

を 示 し,CFPMはCAZと 同 等 の 抗 菌 力 で あ っ た 。8

catarrhalisに 対 す るCFPMのMIC50は0.39μg/ml

で あ り,CZONと 同 等 の 抗 菌 力 を示 し た 。Paerugin-

osaに 対 す るCFPMのMIC50は1.56μg/mlで あ り,

CAZと 同 等 の 抗 菌 力 を 示 した 。

3.増 殖 曲 線 に 及 ぼ す 影 響

CFPMのE.coli KG14,A. calcoaceticus Ac-54,

P.aeruginosaE-2に 対 す る 殺 菌 作 用 に つ い て 検 討 し

た結 果 をFig.1に 示 し た。 それ ぞ れ の 菌 種 に お い て,

CFPMお よ びCAZの い ず れ の 薬 剤 もMIC濃 度 付 近

か ら作 用 濃 度 に 応 じた 殺 菌 作 用 を示 し た。

4.形 態 変 化 の 観 察

E.coli K-12, S. marcescens T-55お よ びP.aer-

uginosa E-2にCFPMを 作 用 さ せ た 時 の 位 相 差 顕 微

鏡 像 をFig.2に 示 し た。

E.coliで は0.006μg/ml(1/4MIC)作 用 時 か ら菌

体 は 伸 長 化 し,0.013お よび0.025μg/ml作 用 時 に は

spheroplast様 構 造 や 溶 菌 像 が 観 察 され た 。Smarces-

cenSで は0.10(1/2MIC)お よ び0.20μg/ml作 用 時

に 菌 体 の 伸 長 化 が 観 察 さ れ,0.78μ ｇ/ml作 用 時 に は

spheroplastを 形 成 し 溶 菌 し て い く像 が 観 察 さ れ た 。

ま たPaerUgimsaで は1.56お よ び3.13μg/ml

(MIC)作 用 時 に菌 体 の伸 長 化 が,6.25μg/ml作 用 時

に は 溶 菌 像 が 観 察 さ れ た。

5.マ ウ ス 実 験 的 感 染 症 に 対 す る 治 療 効 果

S.aureus Smith, S.pneumoniae Type III, E.coli

444, K.pneumoniae KC-1, S.marceεcens T-55, P

aeruginosa E-2, P.aeruginosa K31, A. calcoaceticus

Ac-54感 染 時 のCFPMお よ び 比 較 薬 の 治 療 効 果 を

Table 4に 示 した 。

S.aureus Smith感 染 時 のCFPMの 治 療 効 果 は

CPZやCZONと 同 等 で,そ のED5。 は1 .55mg/kgで

あ りCAZやCMXに 比 べ 優 れ て い た 。S.pneumoniae

Type IIIに 対 す る 治 療 効 果 は,CPZよ り劣 る も の の

CAZ,CMX,CZONに 比 べ 優 れ て い た 。 グ ラ ム 陰 性 の

E.coli 444に 対 す るCFPMのED50は0 .062mg/kg

で,CMXと 同 等 で あ り,CAZ,CPZ,CZONに 比 べ

優 れ て い た 。K.pneumoniae KC-1お よ びSmarces-

censT-55に 対 して はCFPMが 最 も優 れ た 治 療 効 果

を示 した 。P.aeruginosa E-2お よ びPaeruginosa

K31に 対 し て は,CFPMはCAZに 次 ぐ治 療 効 果 を示

した 。A.calcoaceticus Ac- 54に 対 す るCFPMのED5。

は2.65mg/kgで あ り,比 較 薬 のCPZ,CMX,CZON

に 比 べ 優 れ て い た 。

III.考 察

CFPMは7位 側 鎖 にア ミ ノチア ゾー ル基 を有 す る,

い わゆ る第3世 代 のOxime型 の 注射 用 セ フ ェ ム抗生

物質 で,グ ラム陽性 菌 お よびPaeruginosβ を含 むグ

ラム 陰性菌 に対 して幅 広 い抗菌 スペ ク トラム を有 し,

特 に グラム陰性 菌に対 して優 れ た抗 菌 力 を持 つ こ とが

認め られ た。

一般 的 に β-ラ クタム抗 生物 質 の グラ ム陰 性 菌 に対

す る抗菌 力 は1)β-lactamaseに 対 す る安定 性2)

外膜 の透過 性3)PBPsに 対 す る親和 性 に よ り影響を

うけ る。CFPMは7位 側 鎖 に メ トキシ イ ミノ基 を持っ

の で,β-lactamaseに 対 す る 安 定 性 が 増 し,β-

lactamaseを 産 生 す る菌 種 に対 して も優 れ た抗菌力を

示 す もの と考 え られ る。β-lactamaseを 多量に産生 し

てい るこ とが知 られ て い るEnterobacter spp.に 対 し

て もCFPMは 良 好 な抗 菌 力 を 示 し た が71,こ れ は

CFPMが β-lactamaseに 安 定 であ るばか りでな く,β

-lactamaseに 対す る親和 性 が低 い こ とに よ るものと

思 わ れ る4)。す な わ ち これ ら の 菌 種 で 知 られ てい る

trapping effectをCFPMは 受 け ない こ とが,Enter-

obacter spp.に 対 す る抗 菌 力に 反映 され た もの と推測

され る。また,3位 のN-メ チル ピロ リジ ン環 と2位 の

カル ボ ン酸 との間 で分子 内塩 をつ くるベ タ イン構造に

よ り,CFPMは 他 の薬 剤 が透過 しに くい.P.aerugi-

msaの 外 膜 を透過 で き るよ うに な り,Paeruginosa

に対 して も良好 な抗 菌力 を示 す よ うにな った もの と思

われ る。

文 献1) Bodey G P, Ho D H, LeBlanc B: In vitro studies

of BMY-28142, a new broad-spectrum ce-phalosporin. Antimicrob Agents Chemother 27:265-269, 1985

2) Conrad D A, Scribner R K, Weber A H, Marks MI: In vitro activity of BMY-28142 against

pediatric pathogens, including isolates fromcystic fibrosis sputum. Antimicrob AgentsChemother 28: 58-63, 1985

3) Fuchs P C, Jones R N, Barry A L, ThornsberryC: Evaluation of the in vitro activity of BMY-28142, a new broad-spectrum cephalosporin.Antimicrob Agents Chemother 27: 679-682,1985

4) Hiraoka M, Masuyoshi S, Mitsuhashi S, Tomat-su K, Inoue M: Cephalosporinase interactionsand antimicrobial activity of BMY-28142, ceft-azidime and cefotaxime. J Antibiot 41: 86-93,1988

5) 日本 化 学療 法 学 会: 最 小 発 育 阻 止濃 度 (MIC) 測定 法

再 改 訂 につ いて。Chemotherapy 29: 76～79 , 1981

6) Litchfield J T, Wilcoxon F: A simplified method

VOL.39 S-2Cefepimeのinvitroお よ びin vivo抗 菌 力

67

of evaluating dose-effect experiments. J Phan

macol Exp Ther 96 99•`113, 1949

7) Khan N J, Bihl J A, Schell R F, LeFrock J L,

Weber S J: Antimicrobial activities of BMY-

28142, cefbuperazone and cefpiramide compared

with those of other cephalosporins. Antimicrob

Agents Chemother 26: 585•`590, 1984

IN VITRO AND IN VIVO ANTIBACTERIAL ACTIVITIES

OF CEFEPIME (BMY-28142)

Takeshi Nishino, Masako Otsuki, Shinji Masuyoshi , Hisako Mitsuno, Hiromi Hiraoka

Department of Microbiology, Kyoto Pharmaceutical University, 5 Nakauchi-cho, Misasagi, Yamashina-ku , Kyoto 607, Japan

The in vitro and in vivo antibacterial activities of cefepime (CFPM, BMY-28142) , a new parenteral cephem antibiotic, were compared with those of cefoperazone (CPZ) , cefmenoxime (CMX), ceft-azidime (CAZ) and cefuzonam (CZON). The following results were obtained . CFPM had a broad antimicrobial spectrum against Gram-positive and Gram-negative bacteria , and it's antibacterial activity was almost equal to those of CPZ and CMX against Staphylococcus aureus and Staphylococcus epidermidis among Gram-positive bacteria and similar to that of CMX against Streptococcus spp .. All the cephem antibiotics tested were inactive against Enterococcus faecalis . On the other hand, its activity against Gram-negative bacteria, like those of CMX and CZON , was very high. Activity was also similar to that of CAZ against Pseudomonas aeruginosa . In the sensitivity distribution ofclinically isolated strains, the MIC50values (ƒÊg/ml) of CFPM were 1

.56 for S.aureus, 0.78 for S.

epidermidis, 0.025 for Streptococcus pyogenes, <0.006 for Streptococcus pneumoniae, 0.05 for Escherichia

coli, 0.05 for Klebsiella pneumoniae, 0.05 for Proteus vulgaris, 0.025 for Morganella morganii, 0.10 for

Enterobacter aerogenes, 0.39 for Serratia marcescens, 0.10 for Haemophilus influenzae, 0.39 for Bran-

hamella catarrhalis, 3.13 for Acinetobacter calcoaceticus and 1 .56 for P. aeruginosa. CFPM showed

concentration-dependent bactericidal action against E . coli, A. calcoaceticus and P. aeruginosa . In a

morphological examination by phase-contrast microscope, CFPM induced the formation of

filamentous cells, spheroplast-like structures and lysis of E . coli, S. marcescens and P. aeruginosa . T

he therapeutic efficacy of CFPM against experimental intraperitoneal infections in mice was

comparable to those of CPZ and CZON against S . aureus and inferior to that of CPZ and superior to

those of CAZ and CMX against S. pneumoniae. On the other hand , the therapeutic efficacy of CFPM was superior to those of reference cephem antibiotics against E . coli, K. pneumoniae and S. marcescens, and similar or inferior to that of CAZ and superior to those of CPZ and piperacillin

against P. aeruginosa.