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국내 분리 비정형 시겔라의 특성
  • 작성일2009-11-13
  • 최종수정일2012-08-25
  • 담당부서감염병감시과
  • 연락처043-719-7173

 

 국내 분리 비정형 시겔라의 특성

Characteristics of atypical Shigella flexneri isolated in South Korea


     
질병관리본부 국립보건연구원 감염병센터 장내세균과     
 


Ⅰ. 들어가는 말
  세균성 이질은 Shigella 속의 세균들에 의해 발병되는 장관계 감염질환이며 우리나라에서는 제1군  법정전염병으로 지정하여 관리하고 있다[1,2]. 그러나 2003년부터 국내에서 생화학 및 면역학적으로 진단이 곤란한 Shigella 속 세균(이하 비정형 시겔라)의  출현이 증가하고 있으며 이로 인한 것으로 추정되는 집단환자 발생이 늘어나고 있는 추세이다[3]. 현재까지 47개의 시겔라 혈청형이 보고되고 있고, 특히  많은 항원 결정인자를 가지고 있는 Shigella flexneri의 경우에는 현재 혈청형만으로는 진단이  어려운 상황이다[4]. 이와 같은 상황은 주변 동남아 국가에서도 발생하여 방글라데시에서는 비정형의 S. flexneri type 4가 분리되었다[5,6].
  시겔라의 면역학적 특성의 다양화는 이미 범세계적인 추세로 세계보건기구(World Health Organization ; WHO)에서도 2005년 시겔라 관리지침의 개정을 통해 시겔라 group에 2개의 혈청형을 추가하였다. 따라서 증가 추세에 있는 국내 비정형 시겔라의 정확하고 신속한 진단법 개발을 위한 기반 연구가 필요하다고 하겠다.


  

Ⅱ. 몸 말

  2003년부터 2007년 사이에 발생한 세균성 이질 환자에서 분리된 시겔라 중 혈청학적 또는 생화학적 진단이 어려운 균주를 선별하였으며, Shigella flexneri로 예상되지만 Table 1에 나타낸 기존의 혈청학적 분류체제에 의해 분류되지 않는 균주를 비정형 시겔라라고 정의하였다. 수집된 비정형 시겔라들을 재분류해 보면, ① 하나의 Typing sera에 대하여 복수의 Grouping sera을 가지는 균주(II:(3)4,7(8)) 또는 Typing sera에 대하여 비특이적인 Grouping sera에 응집되는 균주(I:6), ② Typing sera 또는 Grouping sera에 응집되지 않고 polyB에만 응집되는 균주(polyB:un) 또는 한 개의 Typing sera에는 응집되나 Grouping sera에 응집되지 않는 균주(IV:un)로 분류할 수 있다.
                                   
                                   
  혈청형의 분류는 진단용 항혈청 키트(Denka Seiken, Tokyo, Japan)를 사용한 슬라이드 응집시험을 통해 수행하였다. 2003년부터 2007년 사이에 분리된 균주 중 I:6이 1주, II:(3)4,7(8)이 2주, IV:un이  5주 그리고 polyB:un가 9주 분리되었다(Table 2). 혈청학적으로 상이한 균주들의 생화학적 특징으로는 전형적인 시겔라와 비교하여 특이할 만한 점으로 polyB:un 균주가 젤라틴 분해능을 보인다는 것이다.  이 생화학적 분해능을 제외하고는 glucose와 mannitol을 100% 분해하며, 17 균주는 sorbitol 26%, rhamnose 11%, sucrose 10%, melibiose 10%, amygdalin 10%, arabinose를 분해하는 것으로 나타났으며 이것은 전형적인 시겔라와 크게 다르지 않았다.
                                   
  또한 혈청형은 분류되지만 생화학적인 분류(API 20e)에서 상동성이 매우 낮게 나타난 S. flexneri로 예상되는 균주도 7주 분리되었으며 이들의 특징을 Table 3에 나타내었다. 이 균주들은 혈청학적 동정은 가능하나 생화학적 분류로는 Escherichia coli에도 근접하고 S. flexneri에도 근접하는 균으로, 보다 세밀한 분석이 필요하며 여기에서는 혈청학적 비정형 시겔라를 중심으로 기술하고자 한다.
                                   
  분리된 비정형 시겔라의 항생제 감수성를 확인하기 위해 디스크확산법(Disk diffusion)을 이용하여  감수성 검사를 시행하였다. 사용된 항생제의 종류는 암피실린(Ampicillin, AM), 세파졸린(Cefazolin, CZ),  세팔로틴(Cephalothin, CF), 겐타마이신(Gentamicin, GM), 아미카신(Amikacin, AN), 세페핌(Cefepime, FEP), 세포테탄(Cefotetan, CTT), 세포탁심(Cefotaxime, CTX), 시프로플록사신(Ciprofloxacin, CIP), 이미페넴(Imipenem, IPM), 박트림(Trimethoprim/sulfamethoxazole, SXT), 클로람페니콜 (Chloramphenicol, C), 테트라사이클린(Tetracycline, TE), 날리딕산(Nalidixic acid, NA), 유나신TM(Ampicillin/sulbac-tam, SAM), 티카르실린(Ticarcillin, TIC) 등의 16종류이었다. PolyB:un, II:(3)4,7(8), IV:un 그리고 I:6의 항생제 내성 결과와 동 기간에 수집된 대조군(동일한 Typing sera를 갖는 균주)의 혈청형인 Y, 2a, 4a, 1a인 시겔라의 항생제 내성 결과를 백분율로 비교하여 Figure 1에 나타내었다. 검사 결과, 세파졸린, 시프로플록사신, 겐타마이신, 이미페넴에는 시겔라와 비정형 시겔라 모두 감수성을 가진 것으로 나타났으며, 테트라사이클린에는 모두 내성을 가진 것으로 나타났다. 그 외에 암피실린, 유나신TM, 세팔로틴, 클로람페니콜, 박트림에 대해서는 비정형 시겔라인 II:(3)4,7(8), IV:un가 2a, 4a에 비해 높은 내성을 나타내었다. PolyB:un에 속한 균주는 혈청형 Y와 비교하면 암피실린, 클로람페니콜, 티카르실린의 항생제에 대해 높은 내성을 가진 것으로 나타났고, 1주 발견된 I:6는 대조 혈청형인 1a와 비교했을 때 아미카신, 세팔로틴, 세페핌, 클로람페니콜에 대해 높은 내성을 보였다.
  PFGE 분석 실험법은 Gautom에 의해 제시된 1일 시험법을 기준으로 미국 질병통제예방센터(Centers for Disease Control and Prevention)에서 표준화하여 PulseNet에서 기본적으로 사용되는 표준시험법을 이용하였다. 각 PFGE 유형 사이의 연관관계는 BioNumerics(Applied Math)를 사용하여 분석하였다.
PFGE 유형의 분석은 Jaccard cofficient와 1.0% tolerance를 적용하였고, dendrogram은 unweighted pair group method with arithmetic averages(UPGMA) 방법으로 작성하였다. 2003년부터 2007년  사이에 수집된 비정형 시겔라 간 PFGE 양상을 비교해 보면, 분리된 연도 또는 지역에 의한 특징적인 근연관계는 없는 것으로 나타났다. 하지만 유전학적 배경을 분석해 보면 A, B, C 3개의 그룹으로 구분할 수 있으며, Group A에는 II:(3)4,7(8), 1a, 2a가 속하고 Group B에는 PolyB:un, I:6의 비정형 이질균이 속하며, Group C에는 Y, 4a, IV:un이 속해 있었다. 이중 IV:un의 PFGE 분석 결과를 살펴보면, 기존의 시겔라와 유전학적 배경이 크게 상이함도 알 수 있었다(Figure 2).
                                   


Ⅲ. 맺는 말


  2003년부터 2007년 사이 발생한 시겔라 감염증 환자에서 분리된 시겔라를 대상으로 혈청학적 진단이 어려운 17균주를 분리하여 분석하였다. 17주의 비정형 시겔라는 모두 병원성 유전자(ipa)를 가지고 있었으며, 이중에서 PolyB:un, IV:un 균주는 해외(동남아시아)에서 이주한 노동자 및 여행자로부터 분리되었으며, II:(3)4,7(8)균주는 해외에서 유입된 것이 아닌 국내에서 발생한 균주로 예상된다.
  이러한 비정형 시겔라의 발생은 기후변화(지구 온난화)와 지속적인 항생제의 사용(남용)에 의한 유전적 변이와 밀접한 관계가 있을 것으로 예상된다[7]. 비정형 시겔라의 생화학적 특성은 기존의 시겔라 및 대장균과 비교했을 때 크게 두드러지는 점은 없었지만, 항생제 감수성 실험 결과, II:(3)4,7(8)와 IV:un는 국내에서 가장 많이 사용되고 있는 암피실린, 유나신TM, 세팔로틴, 클로람페니콜, 박트림에 대한 내성이 기존 시겔라에 비해 높은 것으로 나타났다. 또한 이들 균의 사람간 전파도 예상되므로 보다 적극적인 대응이 필요하다고 하겠다. 비정형 시겔라는 2009년에도 증가 추세에 있으며, 차후 MLST, MLVA등의 기법을 이용하여 유전학적인 분류를 수행하는 것도 적절할 것으로 판단된다.

Ⅳ. 참고문헌

 1. Yang, J., H. Nie, L. Chen, X. Zhang, F. Yang, X. Xu, Y. Zhu, J. Yu, and Q. Jin. 2007. Revisiting the molecular evolutionary history of Shigella spp.
     J Mol Evol 64:71-79.
 2. Talukder, K. A., M. A. Islam, B. K. Khajanchi, D. K. Dutta, Z. Islam, A. Safa, K. Alam, A. Hossain, G. B. Nair, and D. A. Sack. 2003. Temporal shifts in
     the dominance of serotypes of Shigella dysenteriae from 1999 to 2002 in Dhaka, Bangladesh. J Clin Microbiol 41:5053-5058.
 3. Haider, K., B. A. Kay, K. A. Talukder, and M. I. Huq. 1988. Plasmid analysis of Shigella dysenteriae type 1 isolates obtained from widely scattered
     geographical locations. J Clin Microbiol 26:2083-2086.
 4. Coimbra, R. S., M. Lefevre, F. Grimont, and P. A. Grimont. 2001. Clonal relationships among Shigella serotypes suggested by cryptic flagellin gene
     polymorphism. J Clin Microbiol 39:670-674.
 5. Talukder, K. A., D. K. Dutta, A. Safa, M. Ansaruzzaman, F. Hassan, K. Alam, K. M. Islam, N. I. Carlin, G. B. Nair, and D. A. Sack. 2001. Altering trends
     in the dominance of Shigella flexneri serotypes and emergence of serologically atypical S. flexneri strains in Dhaka, Bangladesh. J Clin Microbiol
     39:3757-3759.
 6. Talukder, K. A., M. A. Islam, D. K. Dutta, F. Hassan, A. Safa, G. B. Nair, and D. A. Sack.2002. Phenotypic and genotypic characterization of
     serologically atypical strains of Shigella flexneri type 4 isolated in Dhaka, Bangladesh. J Clin Microbiol 40:2490-2497.
 7. Vrints M, Mairiaux E, Van meervenne E, Collard JM, Bertrand S. 2009. Surveillance of antibiotic susceptibility patterns among Shigella sonnei strains
     isolated in Belgium during the 18-year period 1990 to 2007. J Clin Microbiol. 47(5):1379-85..

 
 

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