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국내에서 카바페넴분해효소 IMP-6을 생산하는 녹농균의 분자역학적 특성
  • 작성일2012-11-02
  • 최종수정일2012-11-02
  • 담당부서감염병감시과
  • 연락처043-719-7179
국내에서 카바페넴분해효소 IMP-6을 생산하는 녹농균의 분자역학적 특성
Molecular epidemiological characteristics of IMP-6-producing Pseudomonas aeruginosa in Korea

질병관리본부 국립보건연구원 감염병센터 약제내성과
유정식

  카바페넴(cabapenem)은 광범위한 활성을 갖는 베타 락탐계(β-lactam)계 항생제로서 그람양성균, 그람음성균, 혐기성세균등에 효과적이며 특히 AmpC β-lactamase, extended β-lactamase (ESBL)등 대부분의 β-lactamase에 대해 안정하여 치료가 어려운 ESBL 생성 그람음성 간균 감염증 치료에 유용하게 사용되고 있다[1]. 그러나 카바페넴계 항생제 사용량이 증가함에 따라 내성이 나타나게 되었고 특히 대체 치료제가 거의 없는 장내세균을 포함하는 그람음성균에서의 카바페넴 내성은 매우 중요한 문제가 되었다. 최근 장내세균속에서의 NDM-1등의 카바페넴분해효소 생성균의 발생이 큰 이슈가 되었지만 국내에서의 카바페넴 내성률은 1% 미만으로 아직은 낮게 나타나고 있는 반면 의료환경에서 중요시 되는 또 다른 그람 음성균인 녹농균(Peudomonas aeruginosa)과 아시네토박터 바우마니(Acinetobacter baumannii)는 2010년 이미페넴(imipenem) 내성률이 각각 29.2%, 71.7% 로 보고되었다[2]. 더욱이 카바페넴 내성균은 여러 계열의 항균제에 내성을 나타내는 다제내성균으로 나타나는 경우가 많아 치료가 매우 어려운 실정이다. 녹농균의 경우 카바페넴 내성을 나타내는 내성기전은 카바페넴을 받아들이는 통로인 OprD의 소실 등 주로 내인성 변이기전에 의한 것이었으나 카바페넴분해효소 생산에 의한 내성발현의 빈도가 점차 높아지고 있다. 녹농균에서 많이 나타나는 카바페넴분해효소는 metallo-β-lactamase(MBL)인 IMP형, VIM형이며 지역적으로 GIM, SIM, SPM 또는 serine β-lactamase인 KPC형이 보고되기도 하였다[3]. 특히 IMP, VIM형의 경우 1990년대 후반부터 발생이 보고되기 시작하여 전 세계적으로 의료환경에서의 크고 작은 유행(outbreak)을 일으키고 있다. 우리나라에서 분리되는 녹농균에서는 1995년 처음으로 VIM-2가 확인된 이후 주로 VIM-2가 보고되어왔다. 반면 IMP형은 2000년 분리주에서 처음 확인되었으며 2005년 분리주에서는 전체 MBL 발생 례의 28.9%로 분리비율이 증가하였다[4]. IMP형의 하나인 IMP-6이 국내에서 처음 확인된 것은 2004년 경북의 한 병원에서 발생한 outbreak으로서 IMP-6을 갖고 다제내성 양상을 보이는 하나의 클론에 의한 확산으로 확인되었다[5].

  국립보건연구원 약제내성과에서는 지난 2007-2009년 전국의 다양한 병원급에서 분리된 P. aeruginosa 을 대상으로 카바페넴분해효소 생성균의 특성을 조사하였는데 병의원, 종합병원, 요양병원에서 확인된 총 62주의 MBL 생산균 중 51주가(82.3%) IMP-6 생산균으로 대부분을 차지하였으며 분자역학적으로도 유사도가 85% 이상의 높은 연관성을 보였다[6]. 이외에 IMP-1이 2주, VIM-2가 9주 분리되었는데, VIM-2 분리주는 3주를 제외하고는 모두 병의원, 요양병원에서 분리되었다. IMP-6 유전자는 이동성 유전체가 아닌 염색체(chromosome)상의 class I integron내에 위치하였으며 대부분의 균주가 두 가지 크기의 integron을 보유하였다. Integron 구조는 5'CS- blaIMP-6-qac-aacA4-blaOXA-1-aadA1-3'CS(5.5kb), 5'CS-aadB-cmlA-blaOXA-10-aadA1-3'CS (4.5kb)로서 이중 5.5kb는 2004년 경북 outbreak에서 분리된 균의 것과 동일한 구조였다. 또한 IMP-6 분리주의 대부분이 분자역학적으로도 경북 분리주와 매우 유사한 균으로 확인되어 국내에서 유행하는 IMP-6 생산 녹농균은 2004년 분리주가 기원이 되어 다양한 병원급으로 확산된 것으로 추정되었다[6]. IMP-6은 지역적으로는 서울, 경기지역과 경남, 경북지역에서 다수 확인되었고 강원, 전남, 전북지역의 병원에서는 분리되지 않았다.
  본 연구에서 분리된 MBL 생산주 62주는 multilocus sequence typing(MLST) 결과 모두 sequence type(ST)235였다. 2009년 분리주를 대상으로 한 국내의 또 다른 조사결과를 보더라도 MBL을 생산하는 녹농균은 모두 ST235이고 MBL을 생산하지 않는 균주의 경우 ST274, 532, 111, 235 등의 다양한 sequence type을 보여주었다[7]. 녹농균 ST235는 clonal complex (CC)235에 속하며 전 세계적으로 발생이 보고되는 international clone이다. 주로 다제내성균으로 보고되어 치료제 선택의 폭이 좁고 몇몇 국가에서는 outbreak의 주요 원인균으로 알려져 있다. 유럽지역에서는 VIM-4, GES-5, PER-1등의 확산과 관계가 있는 것으로 보고되었으며 일본과 싱가포르에서는 IMP형 carbapenemase의 확산과 관련 있는 것으로 보고되었다[8]. ST235는 전 세계적으로 임상에서 분리되는 대표적인 클론이며 우리나라에서는 IMP-6 유전자와 결합하여 전국 의료기관에 정착된 것으로 사료된다. 비록 대부분의 분리주가 감염증의 원인균이라기보다는 집락화 균주로 추정되지만 병원환경, 환자들에서 이러한 분리주가 다수 분리되는 것은 추후 감염을 일으킬 수 있는 발생원(source)이 될 수 있고, 이미페넴 내성 녹농균 감염은 사망률 증가, 재원기간의 연장, 의료비 상승과 관련이 있다는 보고가 있으므로[9] 향후 종합병원 뿐 아니라 모든 병원급에 적극적인 감염관리가 필요하다.


참고문헌

1. Bradley JS, Garau J, Lode H, Rolston KVI, Wilson SE, Quinn JP. Carbapenems in clinical practice: a guide to their use in serious infection. Int J Antimicrob Agents 1999;11:93-100.
2. 질병관리본부. Korean Antimicrobial Resistance Monitoring System (KARMS) Annual repot 2010.
3. Yong D. Metallo-β-lactamase producing Gram-negative bacilli. Korean J Clin Microbiol 2009;12:103-109.
4. Lee K, Park AJ, Kim MY, Lee HJ, Cho JH, Kang JO, Yong D, Chong Y,and KONSAR group. Metallo-β-lactamase producing Pseudomonas spp. in Korea: High prevalence of isolates with VIM-2 type and emergence of isolates with IMP-1 type. Yonsei Med J 2009;50:334-339.
5. Ryoo NH, Lee K, Lim JB, Lee YH, Bae IK, Jeong SH. Outbreak by meropenem-resistant Pseudomonas aeruginosa producing IMP-6 metallo-β-lactamase in a Korea hospital. Diagn Microb Infect Dis 2009;63:115-117.
6. Yoo JS, Yang JW, Kim HM, Byeon J, Kim HS, Yoo JI, Chung GT, Lee YS. Dissemination of genetically related IMP-6-producing multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa ST235 in South Korea. Int J Antimicrob agents 2012;39:300-304.
7. Seok Y, Bae IK, Jeong SH, Kim SH, Lee H, Lee K.Dissemination of IMP-6 metallo-β-lactamase producing Pseudomonas aeruginosa sequence type 235 in Korea. J Antimicrob Chemother 2011; 66:2791-2796.
8. Cholley P, Thouv erez M, Hocquet D, Mee-Marquet N, Talon D, and Bertrand X. Most multidrug resistant Pseudomonas aeruginosa isolates from hospitals in eastern France belong to a few clonal types. J Clin Microbiol 2011;49:2578-2583.
9. Lautenbach E, Synnestvedt M, Weiner MG, Bilker WB, Vo L, Schein J, Kim M: Imipenem resistance in Pseudomonas aeruginos: emergence, epidemiology, and impact on clinical and economic outcomes. Infect Control Hosp Epidemiol 2010, 31:47-53.


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