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抗菌薬（薬理）

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薬理薬理

著者: 前田智司日本薬科大学薬学部

監修: 中原保裕（有）ファーマシューティカルケア研究所

著者校正/監修レビュー済：2025/01/29

参考ガイドライン：

日本感染症学会・日本化学療法学会：JAID/JSC感染症治療ガイド2023

患者向け説明資料

改訂のポイント：

定期レビューを行い、下記の点を加筆・修正した。

販売中止になった抗菌薬を削除した

『JAID/JSC感染症治療ガイド2023』に基づきレビューを行った。

概要・推奨

抗菌薬は、細胞壁や蛋白質やDNA-RNAの合成を阻害するか細胞膜障害作用することにより細菌感染症を治療する作用（抗菌活性）を持つ。

本文「総論」に記す薬効分類はPK-PD理論に基づいた抗菌薬至適投与設計の理解に役立つ。

抗菌薬の添付文書には適応菌種の記載があるが、臨床上の抗菌スペクトラムと必ずしも一致していないことに留意が必要である。

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総論

抗菌薬は、細胞壁や蛋白質やDNA-RNAの合成を阻害するか細胞膜障害作用することにより細菌感染症を治療する作用（抗菌活性）を持つ。それぞれ、細胞壁の合成を阻害する薬剤として、βラクタム系阻害薬、グリコペプチド系抗菌薬などが、また、タンパク質合成を阻害する抗菌薬として、アミノグリコシド系抗菌薬、マクロライド系抗菌薬、テトラサイクリン系抗菌薬などが、DNA-RNAの合成を阻害する抗菌薬として、キノロン系抗菌薬、ST合剤が、細胞壁障害作用を持つ抗菌薬として、ポリペプチド系抗菌薬が知られている。（下記薬効分類）

なお、βラクタム系抗菌薬は、さらに細かく、ペニシリン系、セフェム系、カルバペネム系、ペネム系、モノバクタム系に細分類され、それらの薬剤はβラクタム環を基本構造として共有している。

抗菌薬の作用機序

抗菌薬の作用機序は、a：細胞壁を作らせない、b：細胞膜を合成させない・破壊する、c：細胞内のタンパク質を作らせない、d：核酸の合成を阻害するなどに分かれる。

出典

中原保裕：薬理学の基本がわかる　薬が効くしくみ．ナツメ社、2013．p165-166

薬効分類：

細胞壁の合成を阻害して作用する抗菌薬：

βラクタム系抗菌薬

ペニシリン系

セフェム系

カルバペネム系

ペネム系

モノバクタム系

グリコペプチド系

ホスホマイシン系

タンパク質の合成を阻害して作用する抗菌薬：

アミノグリコシド系

マクロライド系

リンコマイシン系

テトラサイクリン系

オキサゾリジノン系

ストレプトグラミン系

クロラムフェニコール系

DNA-RNAの合成を阻害して作用する抗菌薬：

キノロン系

ST合剤

リファンピシン

細胞膜障害作用を有する抗菌薬：

ポリペプチド系

抗菌薬投与設計と分類：

ポイント：

上記の薬効分類は、PK-PD理論に基づいた抗菌薬至適投与設計の理解に役立つ。また、副作用・相互作用が、各分類で似ている。妊婦には、催奇形性の副作用少ないペニシリン系、セフェム系抗菌薬の抗菌薬が比較的安全に投与できる。

抗菌薬の殺菌性・静菌性分類、時間依存性・用量依存性の分類

出典

Martinez MN, Papich MG, Drusano GL.
Dosing regimen matters: the importance of early intervention and rapid attainment of the pharmacokinetic/pharmacodynamic target.
Antimicrob Agents Chemother. 2012 Jun;56(6):2795-805. doi: 10.1128/AAC.05360-11. Epub 2012 Feb 27.

Abstract/Text To date, the majority of pharmacokinetic/pharmacodynamic (PK/PD) discussions have focused on PK/PD relationships evaluated at steady-state drug concentrations. However, a concern with reliance upon steady-state drug concentrations is that it ignores events occurring while the pathogen is exposed to intermittent suboptimal systemic drug concentrations prior to the attainment of a steady state. Suboptimal (inadequate) exposure can produce amplification of resistant bacteria. This minireview provides an overview of published evidence supporting the positions that, in most situations, it is the exposure achieved during the first dose that is relevant for determining the therapeutic outcome of an infection, therapeutic intervention should be initiated as soon as possible to minimize the size of the bacterial burden at the infection site, and the duration of drug administration should be kept as brief as clinically appropriate to reduce the risk of selecting for resistant (or phenotypically nonresponsive) microbial strains. To support these recommendations, we briefly discuss data on inoculum effects, persister cells, and the concept of time within some defined mutation selection window.

PMID 22371890

time above MIC依存的に抗菌活性を認める抗菌薬：

βラクタム系抗菌薬、エリスロマイシン、クロラムフェニコール、ST合剤、リネゾリドは、時間依存的でpost-antibiotic effect^※のない薬剤である。これらの薬剤は、time above MICを最大化することで抗菌活性を最大化できる。したがって、ある一定の血中濃度を保つように分割回数を多くして投与することで抗菌作用が最大化できる。

Cmax/MIC（Cpeak/MIC）依存的に抗菌活性を認める抗菌薬：

アミノグリコシド系、フルオロキノロン系、ダプトマイシン、メトロニダゾールは、濃度依存的で効果を認める薬剤である。これらの薬剤は、Cmax/MICを最大化することで抗菌活性を最大化できる。したがって、最高血中濃度をできるだけ高くできるように投与回数を少なくして投与することが多い。ただし、アミノグリコシド系抗菌薬やバンコマイシンの点滴終了時がCmaxであり、文字通り血中濃度が最大であるが、これは組織に分布する前の血中濃度である。組織濃度のピーク濃度(Cpeak)の採血はアミノグリコシド系では点滴開始 1 時間後（30 分点滴した場合，終了 30 分後）、バンコマイシンでは点滴終了後1～2時間後とされている。

AUC/MIC依存的に抗菌活性を認める抗菌薬：

マクロライド系、ケトライド系、クリンダマイシン、テトラサイクリン系、バンコマイシン、テイコプラミンは、時間依存的かつpost-antibiotic effectを認める薬剤である。これらの薬剤は、AUC/MICを最大化することで抗菌活性を最大化できる。したがって、最高血中濃度をできるだけ高くできるように投与回数を少なくして投与することが多い。

なお、Cmax/MICとAUC/MICは共に相関する値であり、どちらか一方を高めた場合には他方も上昇することが知られている。

※post-antibiotic effect：ある抗菌薬がMIC以上の濃度で接触した後、抗菌薬を除去MIC以下の濃度になってもある一定時間しても持続してみられる増殖抑制効果

抗菌薬の時間依存性・濃度依存性PK-PD プロファイル

出典

日本感染症学会・日本化学療法学会：JAID/JSC感染症治療ガイド2023．p421

時間依存的抗菌活性を持つ薬剤と用量依存的な抗菌活性を持つ薬剤の薬剤濃度と殺菌効果の比較

さまざまな抗菌薬の濃度とその殺菌効果をみたグラフである。横軸が時間で、縦軸が殺菌効果を意味し、それぞれの薬剤のMICの1/4 から64倍まで濃度の殺菌効果を比較している。左2つは濃度依存的（アミノグリコシド系・ニューキノロン系）で、濃度が上昇する（下方向）ごとに殺菌効果が増えるのに対し、一番右のグラフは時間依存的な薬剤（βラクタム系）であり、濃度が上昇しても必ずしも殺菌効果が増えない。（元図を一部改変）

出典

Craig WA, Ebert SC.
Killing and regrowth of bacteria in vitro: a review.
Scand J Infect Dis Suppl. 1990;74:63-70.

Abstract/Text Minimum inhibitory and bactericidal concentrations do not describe the time course of a drug's antimicrobial activity against bacteria. Some antimicrobials exhibit concentration dependent killing over a wide range of concentrations (e.g. aminoglycosides and quinolones), while others show maximal killing at concentrations near the MIC (e.g. beta-lactams and glycopeptides). The aminoglycosides and quinolones can require high drug concentrations (about 10-fold higher than the MIC) to prevent the selection of resistant subpopulations of bacteria. Persistent suppression of bacterial growth after antimicrobial exposure is called the 'postantibiotic effect' (PAE) and varies in duration depending on the drug-organism combination, as well as the concentration and duration of drug exposure. Antimicrobials which are inhibitors of protein and nucleic acid synthesis exhibit prolonged PAEs with a large variety of bacteria. While beta-lactam antibiotics demonstrate PAEs with Gram-positive cocci, very short or no PAEs are observed with these drugs with Gram-negative bacilli. The only exception is that penem antibiotics can induce PAEs with some strains of Gram-negative bacilli, primarily Pseudomonas aeruginosa. Thus, the pharmacodynamic activity of an antimicrobial can vary markedly depending on the microorganism and the class of drug and its concentration.

PMID 2097720

グラム陰性桿菌に感染した免疫抑制されたマウスの死亡率と24時間のフルオロキノロンのAUC/MICの関係

グラム陰性桿菌に感染した免疫抑制されたマウスの死亡率と24時間でのAUC/MICの関係。AUC/MICが上昇するごとに死亡率が下がることがわかる。（一部改変）

出典

Forrest A, Nix DE, Ballow CH, Goss TF, Birmingham MC, Schentag JJ.
Pharmacodynamics of intravenous ciprofloxacin in seriously ill patients.
Antimicrob Agents Chemother. 1993 May;37(5):1073-81. doi: 10.1128/AAC.37.5.1073.

Abstract/Text Seventy-four acutely ill patients were treated with intravenous ciprofloxacin at dosages ranging between 200 mg every 12 h and 400 mg every 8 h. A population pharmacokinetic-pharmacodynamic analysis relating drug exposure (and other factors) to infectious outcome was performed. Plasma samples were obtained and assayed for ciprofloxacin by high-performance liquid chromatography. Samples from patients were frequently cultured so that the day of bacterial eradication could be determined. The pharmacokinetic data were fitted by iterative two-stage analysis, assuming a linear two-compartment model. Logistic regression was used to model ciprofloxacin exposure (and other potential covariates) versus the probabilities of achieving clinical and microbiologic cures. The same variables were also modelled versus the time to bacterial eradication by proportional hazards regression. The independent variables considered were dose, site of infection, infecting organism and the MIC for it, percent time above the MIC, peak, peak/MIC ratio, trough, trough/MIC ratio, 24-h area under the concentration-time curve (AUC), AUC/MIC ratio (AUIC), presence of other active antibacterial agents, and patient characteristics. The most important predictor for all three measures of ciprofloxacin pharmacodynamics was the AUIC. A 24-h AUIC of 125 SIT-1.h (inverse serum inhibitory titer integrated over time) was found to be a significant breakpoint for probabilities of both clinical and microbiologic cures. At an AUIC below 125 (19 patients), the percent probabilities of clinical and microbiologic cures were 42 and 26%, respectively. At an AUIC above 125 (45 patients), the probabilities were 80% (P < 0.005) and 82% (P < 0.001), respectively. There were two significant breakpoints in the time-to-bacterial-eradication data. At an AUIC below 125 (21 patients), the median time to eradication exceeded 32 days; at an AUIC of 125 to 250 (15 patients), time to eradication was 6.6 days: and at AUIC above 250 (28 patients), the median time to eradication was 1.9 days (groups differed; P < 0.005). These findings, when combined with pharmacokinetic data reported in the companion article, provide the rationale and tools needed for targeting the dosage of intravenous ciprofloxacin to individual patients' pharmacokinetics and their bacterial pathogens' susceptibilities. An a priori dosing algorithm (based on MIC, patient creatine clearance and weight, and the clinician-specified AUIC target) was developed. This approach was shown, retrospectively, to be more precise than current guidelines, and it can be used to achieve more rapid bacteriologic and clinical responses to ciprofloxacin, as a consequence of targeting the AUIC.

PMID 8517694

適応菌種：

抗菌薬の添付文書には適応菌種の記載があるが、臨床上の抗菌スペクトラムと必ずしも一致していないことに留意が必要である。添付文書が薬剤開発のコンセプトに基づいて作成されているため、コンセプト外の抗菌作用を有する菌種に関しては適応菌種に記載がされないことが理由である。

したがって、添付文書に記載されている適応菌種に抗菌作用を有するが、適応菌種に記載がないことが必ずしも抗菌作用を持たないことを意味しない。

妊婦での使用：

ペニシリン系、セフェム系抗菌薬の使用経験が多いため、これらの薬剤を第1選択薬とする。

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薬剤監修について：
オーダー内の薬剤用量は日本医科大学付属病院薬剤部部長伊勢雄也　以下、渡邉裕次、井ノ口岳洋、梅田将光および日本医科大学多摩永山病院副薬剤部長林太祐による疑義照会のプロセスを実施、疑義照会の対象については著者の方による再確認を実施しております。

※薬剤中分類、用法、同効薬、診療報酬は、エルゼビアが独自に作成した薬剤情報であり、著者により作成された情報ではありません。
尚、用法は添付文書より、同効薬は、薬剤師監修のもとで作成しております。

※同効薬・小児・妊娠および授乳中の注意事項等は、海外の情報も掲載しており、日本の医療事情に適応しない場合があります。

※薬剤情報の(適外/適内/⽤量内/⽤量外/㊜)等の表記は、エルゼビアジャパン編集部によって記載日時にレセプトチェックソフトなどで確認し作成しております。ただし、これらの記載は、実際の保険適応の査定において保険適応及び保険適応外と判断されることを保証するものではありません。また、検査薬、輸液、血液製剤、全身麻酔薬、抗癌剤等の薬剤は保険適応の記載の一部を割愛させていただいています。
（詳細はこちらを参照）

著者のCOI（Conflicts of Interest）開示:
前田智司 : 特に申告事項無し[2024年]
監修：中原保裕 : 原稿料（学研）[2024年]

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