An analysis of carbapenem-inactivating effects of L-cysteine derived from human cultured cells

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K09947
• Research Institution: St. Marianna University School of Medicine
• Principal Investigator: 竹村 弘 聖マリアンナ医科大学, 医学部, 教授 (80301597)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: L-cysteine / カルバペネム / 失活効果 / L-cystine

Outline of Annual Research Achievements

研究代表者は培養上清中のヒト細胞由来のL-cysteine（Cys）はカルバペネム薬であるIPMの抗菌活性を濃度依存的に失活する現象を発見した。昨年までの研究で、L-cystine（LC）不含の培養液ではCysは検出されないことから、Cysは培地成分のLCを細胞が還元することで新生され、このCysがカルバペネム薬を濃度・反応時間依存的に加水分解することなどを明らかにした。その他にCysのIPM失活活性は血清中のタンパク質とCysが結合することにより阻害されることなどが判った。
2019年度の研究ではCysの抗菌薬失活活性を定量化する方法について詳細な検討を行った。MICの1、2、5倍濃度（1×MIC、2×MIC、5×MIC）のカルバペネム薬を含み、Cysを400μMから段階的に希釈添加したプレート上で大腸菌を培養し、どの濃度から菌の発育が見られるかを比較検討した。すなわち1/2×MIC以下になると菌の発育が認められることから、カルバペネム薬の活性が1/2以下、1/4以下、1/10以下になるCysの濃度（C1/2、C1/4、C1/10　単位 μM）をそれぞれ求めた。各実験を5回ずつ行いその中央値で表すと、IPMをRPMI培地で検討した場合、18時間培養でC1/2＝25、C1/4＝50、C1/10=50、24時間培養でC1/2＝6.25、C1/4＝25、C1/10=50であった。さらにLC不含RPMI培地で検討した場合、18時間培養でC1/2＝25、C1/4＝25、C1/10=50、24時間培養でC1/2＝12.5、C1/4＝25、C1/10=50であった。LCを含む培地でCysが新生され評価系に影響を与えることは否定され、C1/2は培養時間によって値が安定しないことが判った。さらにCysは他のカルバペネム薬（MEPM、BIPM、DRPM）に対しても同様の失活効果を示した。