국내 호흡기감염증 환자의 Mycoplasma pneumoniae 균 분리 현황 및 특성

Current status and characteristics of Mycoplasma pneumoniae isolated
from patients of respiratory infectious diseases in Korea

     
질병관리본부 국립보건연구원 감염병센터 결핵·호흡기세균과     
 

Ⅰ. 들어가는 말
  마이코플라스마(Mycoplasma) 속 균은 세포벽이 없는 매우 작은 크기의 세균으로 1898년 소에서 우 폐역균(pleuropneum-onia-like organism ; PPLO)이 처음 분리된 이래 현재까지 100여 종 이상의 균종이 확인되었다[1].
  이중 Mycoplasma pneumoniae는 1944년 비정형폐렴(atypical pneumonia) 환자에서 처음 분리되었으며[2], 현재도 지역사회획득 폐렴(community acquired pneu-monia ; CAP) 중 비정형폐렴의 중요 원인균으로 알려져 있다. M. pneumoniae는 호흡기 내 상피세포에 감염되어, 기관기관지염(tracheobronchitis), 세기관지염(bronchiolitis),간질성 폐렴(interstitial pneumonia) 등의 호흡기질환을 유발하고, 이중 10-15%가 비정형폐렴으로 진행된다[3]. 주된감염 연령층은 학동기 이상의 아동 및 청소년으로 알려져 왔으나 최근의 연구결과에서는 5세 미만의 아동에서도 감염빈도가 높은 것으로 확인되고 있다. 마이코플라스마의 실험실 검사는 항체가 조사와 유전자 검출이 주로 이루어진다. 배양검사도 가능하지만 M. pneumoniae는 성장속도가 느려서 4-6주간의 배양기간이 소요되므로 진단검사에는 적합하지 않다. M. pneumoniae는 macrolide계, tetracycline계, fluoroquinolone계 항생제에 대해 감수성이 있는 것으로 알려져 있으나 최근에 일본과 중국에서 macrolide 항생제에 대한 내성균주의 출현과 확산이 보고되고 있는 실정이다[4,5].
  질병관리본부 결핵호흡기세균과에서는 2006년부터 전국 규모의 급성호흡기감염증감시사업을 수행해오고 있으며, 본 원고에서는 2006년 3월부터 2009년 4월까지 호흡기감염증 환자를 대상으로 M. pneumoniae의 감염 실태를 조사한 내용을 정리하였다.

Ⅱ. 몸 말

   2006년 3월부터 2009년 4월까지 전국 10개 지역 15개 협력병원으로 구성된 급성호흡기감염증 감시망을 구축, 운영하였으며, 해당 의료기관에 내원 또는 입원한 호흡기환자 중 기침, 객담, 호흡곤란 등의 호흡기 증상, 인후통, 두통, 발열, 오한, 흉통, 피로감, 오심, 구토, 설사, 흉부 X-선 침윤소견 등의 임상증상을 나타내는 호흡기감염증 환자들로부터 채취된 인후도찰물(throat swab) 혹은 비인두 흡입물(nasopharyngeal aspirates) 검체 2,001건을 대상으로 검사하였다. 채취된 검체는 M5 수송배지에 접종하여 냉장상태로 실험실로 운송되었고, M. pneumoniae에 대한 PCR 및 배양검사를 실시하였다.
  일반적으로 마이코플라스마의 진단에 사용되는 검체는 객담, 인후도찰물, 비인두흡입물, 기관지흡입물(tracheal aspirates), 기관지폐포세척액(bronchoalveolar lavage) 등 대부분의 호흡기 검체이다. 유전자 검출을 위한 목적유전자는 16S rDNA, ATPase operon gene, P1 adhesion gene이며, 증폭방법에는 nested PCR 혹은 real-time PCR 등이 적용되기도 한다[6]. 본 사업에서는 1997년에 Kessler 등이 보고한 16S rRNA 기반의 프라이머를 사용한 통상의 PCR법을 적용하였다[7]. 일차적으로 수집된 검체로부터 전체 DNA를 분리하여 PCR을 수행하고, 배양검사를 통해 확보된 분리균주에 대해서도 다시 PCR을 수행하여 확인하였다.
  M. pneumoniae 균의 배양은 20%의 말 혈청이 포함된 Hayflick's 배지를 사용하였다[8]. 마이코플라스마는 크기가 매우 작고 액체배양 시 배양액이 투명하기 때문에 균 집락이나 탁도 등의 관찰과 같은 일반적인 방법으로는 성장 여부를 확인할 수 없다. 따라서 M. pneumoniae 균의 성장 여부를 배지에 포함되어 있는 지시약의 변화를 통해 확인하였고, 다른 상재균에 의한 오염을 방지하기 위하여 penicillin을 첨가하였다(Figure 1). 균의 성장이 확인되었을 경우에는 고체배지에 접종하여 형성된 M. pneumoniae 집락을 현미경으로 관찰하였으며 기타 균의 오염 여부를 확인하였다.
                                    
  분리된 임상균주의 P1 단백질 유전자의 유전형을 확인하기 위하여 Mp11f-Mp14r 프라이머로 PCR을 수행하였다[4]. 증폭된 DNA는 정제 후 DNA 염기서열을 확인하고 아미노산 서열로 전환하여 GenBank에 등록된 표준균주의 서열과 비교하여 분석하였다.
  동 기간동안 접수된 비정형폐렴 호흡기 검체는 총 2,001건이었으며, Table 1에 나타난 바와 같이 유전자 검출 혹은 배양 검사에서 M. pneumoniae 양성인 검체는 100건으로 양성률은 약 5%로 나타났다. 특히 100건의 양성검체 중 유전자 검출과 배양검사에서 동시에 양성이 확인된 것은 27건(1.4%)이었으며, 나머지 73건 중 유전자 검출 단독 양성은 37건(1.9%), 배양검사단독 양성은 36건(1.8%)이었다.

  마이코플라스마 양성군(유전자 검출 혹은 배양검사에서 양성을 나타낸 경우)의 주요 임상증상은 발열과 기침이었으며, 각각 68.6%의 빈도로 관찰되었다. 특히 발열과 기침을 함께 나타내는 경우는 61.8%였으며, 그 외에 가래, 콧물, 인후발적, 인후통, 코막힘 등도 관찰되었다(Figure 2).
                                    
  의심검체 채취는 가을철 환절기에 점차 증가되어 겨울철에서 초봄에 이르기까지 증가 양상이 유지되는 것으로 나타났으며, 의심검체가 가장 적은 기간은 여름철로 봄철 의뢰검체에 비해 약 1/3 가량 감소되었다. 월별 양성률 또한 늦가을부터 겨울철(10월-다음해 3월)에 증가하고, 여름철(7-9월)에는 감소되는 것으로 확인되어 환절기에 호흡기증상을 보이는 환자가 증가되는 것으로 추정된다(Figure 3). 2006년 3월부터 2009년 4월까지의 연도별 양성률 분포를 보면 Figure 4에 나타난 바와 같이 2007년도에 약 9%로 사업기간 중 가장 높은 양성률을 나타내었고, 2006년은 3%, 2008년은 약 4%의 양성률을 보였다.
                                    
                                    
  전국을 5개 권역(서울/인천/경기권, 강원권, 충청권, 전라권, 경상권)으로 나누어 집계하였을 경우, 검체의 분포는 수도권(서울/인천/경기)이 29.2%, 전라 및 경상권이 각각 35.6%와 55.8%이었고, 강원과 충청권은 각각 1.6%와 7%로 다른 지역에 비해 크게 낮았다. 지역별 양성률(PCR+배양)은 수도권이 12.2%, 전라권이 8.8%, 경상권이 1.8%였으며 균 분리율은 각각 5.1%, 4.6%, 0.6%로 나타났다.
  Hayflick's 배지에서 배양하였을 때, 양성으로 추정된 63건 검체로부터 총 47주의 M. pneumoniae 균이 분리되어 약 75%의 분리율을 나타내었다. 연도별 분리건수는 2006년도 12건, 2007년도 23건, 2008년도 12건이었다.
  본 사업으로부터 분리동정된 M. pneumoniae 균의 특성은 P1 유전자의 유전형을 분석하여 확인하였다. P1 단백질은 마이코플라스마 세포말단에 위치하는 170 kDa의 adhesin으로 호흡기 내 상피세포에 부착하는 기능을 수행하는 것으로 알려져 있다[1]. P1 유전자는 반복인자(repetitive elements)로서 repMP4와 repMP2/3을 포함하고 특히 repMP2/3 영역의 401 bp (3379-3779)의 DNA 염기서열 차이로 M. pneumoniae의 subtype이 결정된다. 또한 최근에는 같은 영역에서 새로운 2종의 변이형(V2a/V2b)이 보고되기도 하였다[9].
  국내 임상분리균주에 대해서도 Mp11f와 Mp14r primer를 사용하여 533bp(3315-3847) 영역을 PCR로 증폭하고, 염기서열을 분석하여 P1 유전자의 subtype과 변이형을 확인하였다. 그 결과 P1 유전자의 유전형은 2006년부터 2008년 4월까지의 분리주에서 type 1과 type 2의 비율은 각각 47.9%와 52.1%로 비슷하였으며, type의 대부분(80%)은 V2a 형인 것으로 확인되었다.
  연도별 분리주의 유전형 변이 상황은 Figure 5와 같다.
                                    
  Figure 5에서 보는 바와 같이 type 1과 2의 비율이 2006년과 2007년에는 비슷하게 유지되다가 2008년도에 type 2의 비율이 증가하는 양상이었다. 그러나 이러한 양상의 지속 여부는 향후 감시사업을 계속적으로 운영하면서 확인하여야 할 것이다.
  감시망 운영 지역에 따른 분리주의 유전형 변화양상은 경상남도와 전라남도 지역에서는 type 2의 비율이 높은 반면에 서울 지역은 type 1의 비율이 높아 지역적인 차이가 확인되었다. 또한 전라북도의 경우에는 분리균주가 모두 type 1로 전라남도 지역에서 type 2가 우세한 상황과 차이를 보였다.

Ⅲ. 맺는 말

  1980년에 마이코플라스마 폐렴이 국내 학계에 처음 보고된 이후, 현재까지 다양한 임상양상과 증례보고 등 많은 연구가 수행되어 왔다. 그럼에도 불구하고 혈청학적 진단기준, 주기적 유행양상, 호발 연령층에 대한 논쟁이 여전히 지속되고 있다[10].
  마이코플라스마의 진단을 위해서는 배양검사, 유전학적 검사(PCR), 혈청학적 검사를 수행한다[6]. 배양검사의 경우 3주 이상의 배양기간이 소요되므로 임상적으로 유용하지 않으며, 유전학적 검사의 경우 검체로부터 신속한 추정 진단이 가능하지만 위양성을 주의해야 한다. 혈청학적 진단은 간접 혈구응집법(indirect hemagglutinin test)이 주로 사용되며 회복기에서 항체가 증가를 확인하기 보다는 주로 단일검사에 의한 항체가를 참고하고 있다. 따라서 진단기준의 변화가 많은데, 1980년대에는 1:40, 1990년대에는 1:80, 1999년 이후부터는 1:160 혹은 1:320, 1:640 이상을 제시하고 있어 이에 대한 진단기준 정립이 필요한 실정이다.
  마이코플라스마의 발병 양상은 3-4년을 주기로 증가한다는 보고가 있는데, 국내에서도 3년을 주기로 하는 감염 증가가 이미 보고되어 있다[10]. 김 등에 따르면 1987년부터 2003년까지 3년을 주기(1997년, 2000년, 2003년)로 국내 마이코플라스마의 감염 증가가 있다고 분석하였다. 본 사업에서는 2007년에 환자발생이 높은 것으로 확인되어 3-4년 주기의 발병 증가 양상이 확인되었다.
  월별 발병양상의 분석에 있어서도 국내 연구결과에서는 8월부터 증가하여 10월과 11월에 가장 높고, 12월까지는 감염이 지속된다고 보고되고 있으며[10], 본 사업의 결과에서도 늦가을부터 양성률이 크게 증가하는 것으로 나타나 비슷한 양상을 보였다.
  또한 호발 연령층에 있어서도 국내 보고에서는 1998년 전후로 4-6세 이하 연령군의 비율이 점차 증가되는 것으로 보고되어 있으나[10], 본 사업의 경우 양성군에서 4-6세 미만연령군이 차지하는 비율은 약 50% 정도로 시기별(2006-2008년)로 특이적 증가 양상은 관찰되지 않았다. 그러나 3세 미만의 연령군은 2006년도 12%에서 2007년도와 2008년도에는 각각 29.1%와 23.8%로 증가된 양상을 나타내었다(Figure 6).
                                    
  국외의 경우, Hassan등은 2001-2007년까지 조사된 M. pneumoniae IgM 양성자의 분포분석에서 4년 주기의 마이코플라스마 감염증가 양상을 확인하였고(2001-2002년, 2005-2006년), 호발 연령군이 2001-2002년의 4-5세에서 2005-2006년에는 3-4세와 6-7세로 분리되는 것을 확인하였다[11]. 호발 연령군의 이원화현상은 Defilippi 등��� 의해서도 확인되었는데, 2005년 10월-2006년 8월까지의 조사에서 호발 연령군이 2세 미만과 6-7세인 것으로 확인되었다[12].
  이상과 같은 결과에 따르면 국내 마이코플라스마 감염증은 향후 3-4년 주기의 발병 증가 양상이 나타날 것으로 추정되며, 호발 연령층의 변화 및 내성균주의 확산 등도 예상된다. 따라서 마이코플라스마 감염증의 발생동향을 지속적으로 감시하여 이후 국내 발생 증가 예측에 활용 가능한 근거자료를 확보하여야 한다. 특히 학동기와 학동기 미만 유아에 대한 주요 임상 및 역학 자료의 확보, 그리고 분리주의 특성 및 항생제 감수성 유형 분석 연구는 국내 발생동향의 특성 규명과 임상적 처방을 위한 중요한 참고 자료로 활용될 것이다. 
  질병관리본부에서는 향후 인후염 및 지역사회폐렴 감시사업을 지속적으로 수행할 예정이며, 이를 통해 국내 마이코플라스마 감염증의 유행을 조기에 감지하고, 지역별, 연령별 발생현황과 항생제 내성 감시정보를 보건의료 종사자에게 신속히 제공함으로써 적정 항생제 처방을 통한 마이코플라스마 감염증 유행 대처에 적극 기여하고자 한다.

Ⅳ. 참고문헌

 1. Waites, K.B. and Talkington, D.F. 2004. Mycoplasma pneumoniae and its role as a human pathogen. Clin. Microbiol. Rev. 17(4):697-728.
 2. Eaton, M.D., Meikejohn, G. and Van Herick, W. 1944. Studies on the etiology of primary atypical pneumonia: a filterable agent transmissible to cotton
     rats, hamsters, and chick embryos. J. Exp. Med. 79:649-667.
 3. Hammerschlag, M. 2001. Mycoplasma pneumoniae infections. Curr. Opin. Infect. Dis. 14(2):181-186.
 4. Matsuoka, M., Narita, M., Okazaki, N., Ohya, H., Yamazaki, T., Ouchi, K., Suzuki, I., Andoh, T., Kenri, T., Sasaki, Y., Horino, A., Shintani, M., Arakawa,
     Y. and Sasaki, T. 2004. Characterization and molecular analysis of macrolide-resistant Mycoplasma pneumoniae clinical isolates obtained in Japan. 
     Antimicrob. Agents Chemother. 48(12):4624-4630.
 5. Xin, D., Mi, Z., Han, X., Qin, L., Li, J., Wei, T., Chen, X., Ma, S., Hou, A., Li, G. and Shi, D. 2009. Molecular mechanisms of macrolide resistance in
     clinical isolates of Mycoplasma pneumoniae from China. Antimicrob. Agents Chemother. 53(5):2158-2159.
 6. Daxboeck, F., Krause, R. and Wenisch, C. 2002. Laboratory diagnosis of Mycoplasma pneumoniae infection. Clin. Microbiol. Infect. 9:263-273.
 7. Kessler, H.H., Dodge, D.E., Pierer, K., Young, K.K., Liao, Y., Santner, B.I., Eber, E., Roeger, M.G., Stuenzner, D., Sixl-Voigt, B. and Marth, E. 1997.
     Rapid detection of Mycoplasma pneumoniae by an assay based on PCR and probe hybridization in a nonradioactive microwell plate format. J. Clin.
     Microbiol. 35:1592-1594.
 8. Hayflick, L. and Chanock, R.M. 1965. Mycoplasma species of Man. Bacteriol. Rev. 29(2):185-221.
 9. Dorigo-Zetsma, J.W., Dankert, J. and Zaat, S.A.J. 2000. Genotyping of Mycoplasma pneumoniae clinical isolates reveals eight P1 subtypes within two
     genomic groups. J. Clin. Microciol. 38(3):965-970.
 10. 김진우, 서현경, 유은경, 박성진, 윤소화, 정혜영, 한만용. 2009. 국내소아에서발생한 마이코플라스마 폐렴 메타분석. K. J. Pediat. 52(3):315-323.
 11. Hassan, J., Irwin, F., Dooley, S. and Connell, J. 2008. Myco-plasma penumoniae infetion in a pediatric population: Analysis of soluble immune
       markers as risk factors for asthma. Hum. Immunol. 69:851-855.
 12. Defilippi, A., Silvestri, M., Tacchella, A., Giacchino, R., Melioli, G., Marco, E.D., Cirillo, C., Pietro, P.D. and Rossi, G.A. 2008. Epidemi-ology and clinical
       features of Mycoplasma pneumoniae infection in children. Resp. Med. 102:1762-1768..