황색포도알균(Staphylococcus aureus, S. aureus)은 다양한 감염경로를 통하여 감염증을 일으키는 세균이다[1]. 황색포도알균 감염 치료에 사용되던 페니실린(Penicillin)의 내성균이 출현하면서 이를 치료하기 위한 메티실린(Methicillin)이 1960년에 도입 되었으나 그 다음해인 1961년에 메티실린 내성 황색포도알균(Methicillin-resistant S. aureus, MRSA)이 확인되었다[2]. 국내 임상에서 분리된 황색포도알균 중 MRSA 균은 1990년대 초부터 60-70%를 차지하고 있으며[3], 국내 요양 병원에서는 80% 이상을 차지하고 있다[1].

MRSA 감염증 치료에 사용되고 있는 반코마이신(Vancomycin)에 내성을 나타내는 반코마이신 중등도 내성 황색포도알균(Vancomycin-intermediate S. aureus, VISA)은 1996년 일본에서 처음 보고되었고[2], 이 후 미국, 독일, 인도를 비롯하여 전 세계적으로 분리 보고가 되고 있다[4, 5]. 2002년 미국 미시간(Michigan)에서 반코마이신 최소억제농도(Minimum inhibitory concentration, MIC)가 128 ㎍/㎖을 초과하는 반코마이신 내성 황색포도알균(Vacomycin-resistant S. aureus, VRSA)이 최초로 분리되었으며, 2013년까지 전 세계적으로 34건이 보고(인도 16례, 미국 13례, 이란 3례, 파키스탄 1례, 포르투갈 1례)되었다[6, 7, 8]. 국내에서는 현재까지 VRSA가 보고된 적은 없으나, 1998년 첫 VISA 증례가 보고된 이래 지속적(0.4%)으로 분리되고 있으며, 국외의 경우 프랑스 0.07%, 미국 0.3%, 태국 0.8%, 일본 0.24%의 수준으로 VISA가 분리되고 있다[1, 2, 3, 9]. 이 글에서는 2013년 국내 VRSA 실험실 표본감시 결과를 소개하고 분리된 VISA의 분자유전학적 특성을 정리하였다.

II. 몸 말


2013년 질병관리본부에서는 12주간(2013. 4. 29-2013. 7. 21) 전국 69개 종합병원을 대상으로 VRSA 실험실 표본감시를 실시하였다. 감시기간 중 총 28,292주의 황색포도알균이 분리되었고, 20,242주(71.5%)의 MRSA가 확인되었다. MRSA 분리주 중 14,753주는 표본감시 참여기관에서 반코마이신 4 ㎍/㎖가 함유된 Brain heart infusion agar (BHIA-V4) 선별배지를 사용하여 반코마이신 내성 선별검사를 시행하였다. 선별검사에서 양성인 균주들은 해당기관에서 반코마이신 MIC를 확인하거나 질병관리본부에 최종확인 진단을 의뢰한 것이다. 질병관리본부에서는 반코마이신 선별배지 배양 양성 분리주 43주와 표본감시기간 외에도 VISA로 의심되어 확인동정시험이 의뢰된 분리주 25주를 포함하여 총 68주에 대한 항균제 감수성 시험을 실시하였다.

반코마이신에 대한 MIC는 한천배지 희석법(Agar dilution method), 액체배지 미량희석법(Broth microdilution method) 및 E-test 시험법으로 확인하였다. Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) 지침에 따라 한천배지 희석법과 액체배지 미량희석법으로 반코마이신 MIC ≤2㎍/㎖이면 감수성, 4-8㎍/㎖는 중등도 내성, ≥16㎍/㎖는 내성으로 판정하였고, E-test 시험법으로 MIC ≤2㎍/㎖이면 감수성, ≥3-8㎍/㎖이면 중등도 내성, ≥12㎍/㎖는 내성으로 판정하였다. 3가지 시험법 중 1가지 이상에서 중등도 내성으로 확인되면 VISA로 판정하였으며, 17주에서 VISA로 확인되었다. 그 외의 12종 항균제에 대한 감수성은 E-test 시험법과 디스크 확산법(Disc diffusion test)으로 확인하였다.

황색포도알균의 메티실린 내성은 mecA 유전자에 의해서 나타난다. mecA 유전자는 Staphylococcal cassette chromosome mec (SCCmec)이라는 이동성 유전자 부위에 위치하는데, 대부분의 SCCmec은 I-IV형에 속한다. Accessory gene regulator (agr) operon은 hemolysin, exoprotein, exotoxin 등의 독성인자 발현에 관여하고 염기서열에 따라 4가지 종류로 분류된다(agr group I-IV). 독성유전자는 장독소(Staphylococcal enterotoxin) 유전자 9종 (sea-see, seg-sej)과 발열, 혈압저하, 발적 등의 Staphylococcal Toxin shock syndrome (TSS)을 일으키는 독성 쇼크 증후군 독소(Toxic shock syndrome toxin-1, tsst-1) 유전자가 보고되었다[10]. 따라서 VISA 분리주의 분자생물학적 특성을 확인하기 위해 SCCmec 형, agr 형, 장독소 9종 (sea-see, seg-sej), tsst-1 유전자를 각각 Multiplex PCR을 실시하여 확인하였다[9]. 분리된 VISA간의 분자역학적 유연관계를 분석하기 위하여 Pulsed-field gel electrophoresis (PFGE)를 실시하였으며, 7개의 House keeping gene (arcc, aroe, glpf, gmk, pta, tpi, yqil)을 이용하여 Multilocus sequence type (MLST)을 분류하였다.

2013년 VRSA 실험실 표본감시와 VRSA 및 VISA 확인동정시험에서 분리된 VISA (총 17주)의 반코마이신에 대한 MIC 분포는 한천배지 희석법에서 1주가 MIC 4 ㎍/㎖이었고, E-test 시험법에서는 16주가 MIC 3 ㎍/㎖로, 1주는 MIC 4 ㎍/㎖를 나타내어, 반코마이신 중등도 내성으로 확인되었다(Table 1). Glycopeptide 계열의 다른 항균제 Teicoplanin에 대해서는 E-test 시험법에서 3주가 중등도 내성으로 확인되었다.

12가지 항균제에 대한 감수성 시험결과 VISA 분리주는 Trimethoprim/Sulfamethoxazole, Daptomycin, Linezolid, Quinupristin/Dalfopristin에서는 모두 감수성(17주, 100%)이 있었지만, Ofloxacin, Clindamycin, Erythromycin, Tetracycline에서는 대부분의 VISA 분리주가 내성(16주, 94%)을 나타내었다(Table 2).

분리된 VISA의 SCCmec 형의 유전자 분석 결과 SCCmec II형이 16주(94.1%), SCCmec IV형이 1주(5.9%)로 확인되었고, agr 형은 agr I형이 1주(5.9%), agr II형이 16주(94.1%)로 확인되었다. tsst-1 유전자는 SCCmec II형으로 확인된 16주에서 검출되었으며, 장독소 유전자는 16주에서 sec, seg, sei 유전자를, 1주에서 seg, sei 유전자를 갖는 것으로 확인되었다. 특이적으로 sec, seg, sei 유전자를 갖는 분리주는 SCCmec II형이며, seg, sei 유전자를 갖는 분리주는 SCCmec IV형으로 확인되었고(Table 3), MLST 분석 결과 16주(94.1%)는 ST5였으며 1주(5.9%)가 ST72였다.

III. 맺는 말


  반코마이신에 내성을 갖는 VRSA는 분리되지 않았지만, 반코마이신에 중등도 내성을 나타내는 VISA는 지속적으로 분리되고 있는 추세이다[1, 9]. 2013년 분리된 VISA 17주를 대상으로 분자유전학적 특성을 조사한 결과 대부분의 VISA 분리주는 다제내성균이며, 유전학적으로 agr II형과 SCCmec II형을 나타내는 ST5가 대부분인 것으로 확인되었다. 이는 현재까지 국내에서 분리되는 MRSA가 대부분 SCCmec II형을 가진 ST5주(ST5-MRSA-SCCmec II)라는 보고와 일치함을 확인할 수 있었다[9]. 또한 분석된 VISA 분리주가 가진 장독소는 SCCmec 형에 따라 다르게 확인되었다.
세계적으로 VRSA의 분리 보고는 많지않지만, 2013년 유럽지역으로는 처음으로 포르투갈에서 VRSA가 보고된 사례가 있었다[8]. 이에 따라 국내에서도 VRSA와 더불어 반코마이신에 중등도 내성을 나타내는 VISA의 지속적인 감시가 필요할 것으로 사료된다.

IV. 참고문헌

1. National Institute of Health, Korea Center for Disease Control and Prevention. 2011. Korean Antimicrobial Resistance Monitoring System (KARMS) Annual Report. p66.
2. Song JH. 2011. Antimicrobial resistance in gram-positive cocci: Past 50 Years, present and future. Infect Chemother. 43:443-449.
3. Kim MN. 2011. Multidrug-resistant organisms and healthcare-associated infections. Hanyang Medical Reviews. 31:141-152.
4. Bierbaum G, Fuchs K, Lenz W, Szekat C, Sahl HG. 1999. Presence of Staphylococcus aureus with reduced susceptibility to vancomycin in Germany. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 18:691-696.
5. Centers for Disease Control and Prevention (CDC). 2000. Staphylococcus aureus with reduced susceptibility to vancomycin-Illinois, 1999. MMWR Morb Mortal Wkly Rep. 48:1165-1167.
6. Moravvej A, Estaji F, Akari E, Solhjou K, Naderi Nasab M, Saadat S. 2013. Update on the global number of vancomycin-resistant Staphylococcus aureus (VRSA) stains. Int J Antimicrob Agent. 42:370-371.
7. Askari E, Tabatabai S, Arianpoor A, Nasab M. 2013.VanA-positive vancomycin-resistant Staphylococcus aureus: systematic search and review of reported cases. Infectious Diseases in Clinical Practice. 21:91-93.
8. Melo-Cristino J, Resina C, Manuel V, Lito L, Ramirez. 2013. M. First case of infection with vancomycin -resistant Staphylococcus aureus in Europe. Lancet. 382:9888.
9. Chung G, Cha J, Han S, Jang H, Lee K, Yoo J, Yoo J, Kim H, Eun S, Kim B, Park O, Lee Y. 2010. Nationwide surveillance study of vancomycin intermediate Staphylococcus aureus strains in Korean hospitals from 2001 to 2006. J Microbiol Biotechnol. 20:637-642.
10. Kim JS, Kim HS, Song W, Cho HC, Lee KM, Kim EC. 2007. Molecular epidemiology of methicillin-resistant Staphylococcus aureus isolates with toxic shock syndrome toxin and staphylococcal enterotoxin C genes. Korean J Lab Med. 27:118-123.