[ODP31] 7. Antimicrobial agents and resistance -b. Antimicrobial resistance

[ODP-204] Biological significance of β-lactam carbothioic S-acids mediated by cysteine hydropersulfide

Katsuhiko Ono¹, Tianli Zhang¹, Hiroyasu Tsutsuki¹, Takaaki Akaike², Tomohiro Sawa¹ (¹Dept. Microbiol., Grad. Sch. Med. Sci., Kumamoto Univ., ²Dept. Envir. Med. Mol. Toxicol., Tohoku Univ., Grad. Sch. Med.)

【目的】硫化水素 （H₂S）が抗菌剤耐性に寄与することが報告されている．しかしそれらの詳しい機構は未だ明らかになっていない．近年，システインに過剰にイオウが付加したシステインパースルフィド（CysS-SH）が生体内で産生されることが報告された．CysS-SHは酸化型システインであるシスチンとH₂Sの反応により生成されることから，H₂Sの抗菌剤耐性への寄与はCysS-SHを介したものであることが考えられた．そこで本研究ではCysS-SHの細菌における抗菌剤耐性に与える影響を検討することで，新しい薬剤耐性化機構の解明を目的とした．
【方法】CysS-SHとβラクタム系抗生物質の反応生成物の解析には，高速液体クロマトグラフィーと質量分析計を用いた．またそれら反応産物の抗菌活性はディスク法で検定した．細菌や細菌培養上清からの反応産物の解析には誘導体化後，質量分析計を用いて定量した．
【結果】シスチンとH₂Sから生成されるCysS-SHとβラクタム系剤を反応させることで，βラクタム環の開環を伴うカルボチオ酸体（BL-COSH）を形成することを見出した．BL-COSHはCysS-SH特異的に形成され，H₂Sやシスチンのみでは形成されない．さらにBL-COSHは抗菌活性を完全に失っていることが分かった．さらに細菌からのBL-COSHの検出を試みたところ，グラム陽性，陰性菌のいずれにおいても，β-lactam系抗菌剤を処理したサンプルの細菌内，培養上清からBL-COSHを検出した．
【考察】細菌のCysS-SHはβ-lactam系抗菌剤と反応することで，抗菌活性を失ったBL-COSHを形成，さらに細胞外へ排出することで，細菌の薬剤耐性に寄与していることが考えられる．