「抗生物質」と「抗菌薬」の関係
・抗生物質（Antibiotics）とは「微生物が産生する物質のうち、他の微生物の増殖を抑える物質」のことを
　指し、抗菌薬（Antibacterial drugs）とは「細菌の増殖を抑える薬品」のことを指す。
・すなわち、抗生物質は天然物質であり、抗細菌物質だけでなく抗真菌物質なども含むことになる。
　（植物が産生する抗菌物質は天然物質であるが、抗生物質とは呼ばれない。あくまで微生物が産生するもの
　に限られているようである。）
・一方、抗菌薬とは抗菌力のある天然物質と人工合成薬を含めた言い方であり、抗細菌薬のことを指す。
　（従って、抗真菌薬や抗ウイルス薬とは区別される。）
・抗生物質はやがてその分子構造が人工的に改変され、もはや微生物が本来産生する物質とは程遠いものが
　殆どである。
・従って、現代において、細菌の増殖を抑える薬品の総称としては、「抗生物質」よりも「抗菌薬」の方が
　妥当である。しかしながら、昔からの習慣でついつい「抗生物質」と呼ばれてしまうのが現状である。


・ここで取り上げる抗生物質の話に限らず、地球上で生活する生物は多かれ少なかれ他の生物種に影響を与え
　ながら生きている。（例えば、セイタカアワダチソウは根から cis-dehydromatricaria ester と呼ばれる毒
　成分を根から分泌して他種植物の生育を抑制し、高濃度になると自らをも抑制してしまう。あるいは、ヒト
　に対する毒を持つ動物、植物、菌類はたいへん多い。）
・これらの毒は最初から意図されたものではなくて、自然な遺伝的変異によって生み出された成分が、偶然に
　も自らの生存に有利に働いたために定着したのだと解釈したい。
・そのような毒のうち、微生物が作るものであって、ヒトにはあまり害を与えず、ヒトに感染症を起こさせる
　病原菌に対してのみ害を与える（抗菌力を示す）ものが抗生物質である。

・一般に言うアオカビとはアオ 　カビ属の菌（糸状の不完全菌） 　を指し、多くの種が含まれる。 ・その中で、いわゆる「ペニシ 　リン」を産生する種は限られて 　いる。 　〔Penicillium chrysogenum 　（旧名：P. notatum）や、 　　P. noctum など〕 ・逆に、penicillium属ではない 　別の属の菌類においてペニシ 　リンの生産が確認されたとい 　う報告がある。 　　Trichophyton属 　　Epidermophyton属 　　Malbranchea属 　　Polypaecilum属 　　Thermoascus属 　　Gymnoascus属など

Staphylococcus aureus（黄色ブドウ球菌） の生育を阻害するP. chrysogenum。

P. chrysogenum。

・1929年にイギリスのアレクサンダー・フレミングがペニシリンを発見した時のアオカビの種はP.noctum で
　あった。
・発見当初に「ペニシリン」と名付けられた物質は実際は混合物であって、その後に各種成分に単離精製され、
　それぞれペニシリン G、N、X、F、Kなどと命名さた。

・その中でペニシリンGが抗菌活性、培養液からの収量、物質 　安定性に優れていた。菌種は収量の多いP.chrysogenum 　が用いられ、その培養液からペニシリンGが分離・精製され 　た。 ・ペニシリンGは世界初の抗生物質として1942年に実用化さ 　れた。（胃酸で分解されやすいため、注射薬として用いられ 　た。） ・ペニシリン系物質の基本骨格は右下図のようであり、「R」 　で示した置換基がベンジル基のものがペニシリンGと名付け 　られた物質である。	ペニシリンG
・従って、ペニシリンGは別名をベンジルペニシリンという。正式に構造決定されたのは1945年であった。

・ペニシリンGを含むペニシリン系抗生物質は、 　真正細菌の細胞壁の主要成分であるペプチド 　グリカンを合成する酵素（ペプチドグリカン 　合成酵素）と結合し、その働きを阻害する。 　（ペニシリンは真正細菌のペプチドグリカン 　合成酵素の活性中心部分に近づくとβ-ラク 　タム環が開環してペプチドグリカン合成酵素 　の活性中心にあるセリン残基の水酸基と共有 　結合をして離れなくなることで阻害作用を発揮 　する。）

ベンジル基

ペニシリン系の基本骨格

・ペプチドグリカン合成酵素はペニシリン結合タンパク質（penicillin‐binding protein; PBP）とも呼ばれ、
　ペプチドグリカン合成の最終段階に関与する。
・PBPは何種類も存在し、大腸菌では7種類とされる。（その働きから分類するならば、トランスグルコシ
　ラーゼ、トランスペプチダーゼ、カルボキシペプチダーゼ等である。）
・ペプチドグリカン合成酵素が1種類でも阻害されると、健全な細胞壁が形成されず、細菌の分裂に伴って、
　その細胞壁は薄くなり、増殖が抑制される（静菌作用）。
・また細菌細胞質の浸透圧は動物の体液よりも一般に高いため、細胞壁が薄くなると溶菌（破裂）を起こして
　死滅する（殺菌作用）。
　（＝対象が菌体内に毒素を持っており菌体が破壊されると困る場合には使ってはいけない。）
・ただし、全ての真正細菌に対してペニシリンGが効くわけではなかった。例外も多くあるので一概には言え
　ないが、効くか効かないかのおおよその傾向は次のようである。


アオカビが日常的に競合する機会の多かった菌に対してはよく効いた
　ペプチドグリカン層の薄い菌には効果がなかった
・まず、生物学的・遺伝学的観点からであるが、有用な表現型をプログラムしている遺伝子は維持されるが、
　使われないものの遺伝子は維持されない。すなわち無駄なものは残さないのが生物である。アオカビが生え
　るところには大腸菌は居ないかわりに、ブドウ球菌などのスタフィロコッカス属（Staphylococcus属）は
　たくさん居る。従って、ペニシリンGは大腸菌には効きにくいが、スタフィロコッカス属にはよく効いた。
　（敢えて過去形にしている）。
・次に細菌学的特徴であるが、ペニシリンGが効きにくい真正細菌は、グラム陰性の細胞壁構造を持った桿菌
　（グラム陰性桿菌）である。大腸菌や緑膿菌がこれに該当する。効きにくい理由としては次のようなことが
　あげられる。
　① 細菌の細胞壁の構造や細胞壁外にある粘質物の有無などによって、ペニシリンGの菌体内への浸透性は大
　　きく違ってくる。一般的にグラム陰性桿菌ではペニシリンGが浸透しにくい。グラム陰性菌の中でも特に
　　強い薬剤耐性を示す緑膿菌では、菌体内と菌体外を通じるポーリンと呼ばれる小孔が小さいと言われて
　　いる。
　② 細菌自体が薬物を菌体外へ排出する機構を持っている（大腸菌で確認済みであり、緑膿菌も同様なメカニ
　　ズムを持っていると言われている）。
　③ グラム陽性菌の細胞壁のペプチドグリカン層は厚く、これが不完全になると溶菌しやすいが、グラム陰性
　　菌の細胞壁に占めるペプチドグリカン層は薄く、これがたとえ不完全になっても溶菌を起こし難い。