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국내 설사환자 분리 캄필로박터 제주니의 유전형 분석
  • 작성일2018-03-08
  • 최종수정일2019-09-10
  • 담당부서세균분석과
  • 연락처043-719-8110
국내 설사환자 분리 캄필로박터 제주니의 유전형 분석

질병관리본부 감염병분석센터 세균분석과
정수미, 강병학, 홍사현, 김재옥*
*교신저자: kimjo70@korea.kr, 043-719-8110

Abstract

Genetic analysis of Campylobacter jejuni isolates from diarrheal patients in South Korea (Jan. 2012-Feb. 2017)

Jung Su-Mi, Hong Sahyun, Kang Byung Hak, Kim Jae Ok
Division of Bacterial Diseases, Center for Laboratory Control of Infectious Diseases, KCDC

Background: Campylobacter jejuni is a major bacterial cause of human gastroenteritis worldwide, being associated with the ingestion of contaminated chicken. The aim of this study is to determine the molecular epidemiology of C. jejuni strains collected from diarrheal patients between January 2012 and February 2017.
Methodology: To identify the genetic variations in C. jejuni, multilocus sequence typing (MLST) was performed on 194 C. jejuni strains isolated from the cases of sporadic acute gastroenteritis (n = 150), food-poisoned diarrhea outbreak (n=26) and overseas travel-associated diarrhea (n = 18) in South Korea. The phylogenetic tree was constructed using the neighbor-joining algorithm with the software MEGA 6.
Results: MLST analyses of the 194 clinical isolates generated 58 different sequence types (STs) and 19 clonal complexes (CCs). MLST gene fragments varied in length from 402 to 507 bps, with average p distances of 0.008 (uncA gene fragment) to 0.025 (pgm gene fragment). Clonal complex 21 (45.9%) including ST-19, ST-21, ST-50, ST-760, ST-1811 and ST-4253 was dominant in this study. In CC 21, ST-21 was the most prevalent ST of C. jejuni in South Korea. A neighbor-joining tree was classified into three clusters, wherein 63.4% of the isolates was found in cluster 3.
Conclusions: In this study, domestic isolates and overseas travel-associated isolates can be distinguished by MLST analysis. Our results provide information on MLST type distribution and genetic relatedness of C. jejuni strains in South Korea.

Keywords: Gastroenteritis, Campylobacter jejuni, Genotic variation, Multilocus sequence typing, Phylogeny



들어가는 말

캄필로박터속 균들은 그람 음성의 나선형 간균이며 3~5%의 CO2 분압 하에서 성장을 하는 미호기성 세균으로서 인체 감염 시 복통, 설사, 권태감, 발열, 구역질 및 구토 등을 유발한다[1].
질병관리본부 감염병분석센터 세균분석과에서 실시하고 있는 급성설사질환 실험실 감시사업(EnterNet)은 수인성·식품매개성 감염병의 원인 병원체에 대한 상시 감시체계로, 전국 협력병원에서 설사환자의 검체와 임상자료를 수집하고 시·도 보건환경연구원에서 원인 병원체에 대한 검사를 실시하며, 세균성 병원체에 대해 수집한 결과를 종합 분석하여 설사질환의 유행 양상 및 병원체 정보를 공개하고 있다.
급성설사질환 실험실 감시사업(EnterNet) 결과, 캄필로박터속(屬)균(Campylobacter spp.)은 2013년에 감시대상 병원체가 확인된 전체 검체 중 158건(0.8%)으로 확인되었고 2014년은 215건(1.4%), 2015년은 202건(1.5%). 2016년 146건(1.5%) 분리되었다.
식품의약품안전처에서 공개한 캄필로박터 제주니균에 의한 국내 식중독 통계자료를 통해 확인된 발생건수(환자수)는 2013년에 6건(231명), 2014년 18건(490명), 2015년 22건(805명), 2016년 15건(831명), 2017년에는 6건(101명)이었다[2].
이 글에서는 수집된 캄필로박터균 중 캄필로박터 제주니균(Campylobacter jejuni)에 대한 유전형 분포를 확인하기 위해 Multilocus sequence typing(MLST) 시험법을 이용하여 분석하였다. MLST 시험법은 균주의 계통발생학을 추적하기 위한 분자유전학의 유용한 도구이며, 이 시험법을 이용하여 유전적 변화 및 계통발생학적 분포, Sequence types(STs)간의 연관관계를 조사하여 국내 및 해외여행자의 설사환자로부터 분리된 캄필로박터 제주니균의 특성을 확인하였다.



몸 말

급성설사질환 실험실 감시사업(EnterNet)을 수집된 국내 및 해외여행자의 설사환자로부터 분리된 캄필로박터 제주니균 194주(산발적 급성설사 질환 환자 분리 150주, 식중독 환자 분리 26주, 해외여행 설사환자 분리 18주)를 대상으로 유전형을 분석하였다.
194 균주를 대상으로 7개 Housekeeping gene(aspA, glnA, gltA, glyA, pgm, tkt, uncA)의 염기서열 분석을 통해 유전자 정보를 얻었으며 MLST 웹사이트(http://pubmlst.org/campylobacter/)에서 염기서열 유형(Sequence types, STs)을 확인하였다.
7개의 Housekeeping gene을 분석한 결과 유전자는 13~25가지 대립유전자(allele)의 수를 나타냈고, 염기서열의 가장 큰 변화를 보인 유전자는 pgm 유전자로 27곳(5.4%)에서 염기서열이 달랐으며 두 서열이 다른 뉴클레오티드 사이의 비율을 표시하는 평균 p 거리(Average p distance)가 0.025이었다. 가장 적은 변화를 보인 uncA 유전자는 염기서열 6곳(1.2%)에서 달랐으며 평균 p 거리가 0.008을 나타내었다(Table 1).
염기서열 유형(Sequence types, STs)은 58종류가 확인되었으며 ST-21(24.2%, 47주), ST-50(11.9%, 23주), ST-4253(7.7%, 15주), ST-51(7.2%, 14주), ST-4739(5.7%, 11주) 순으로 가장 많이 확인되었고, MLST site에서 정의된 클론 복합체(Clonal complexes, CCs)는 19가지 유형으로 CC21(45.9%, 89주), CC443(8.8%, 17주), CC22(4.1%, 8주), CC464(3.6%, 7주) 순으로 분포를 보였다(Figure 1). CC21에 속한 STs는 ST-19(2주), ST-21(47주), ST-50(23주), ST-760(1주), ST-1811(1주), ST-4253(15주)이었다.
STs의 분석을 위해 MEGA6에서 염기서열을 분석한 Neighbor-joining 방법을 이용하여 Tree를 그려본 결과, 크게 3가지 무리(Cluster)로 나누어졌다(Figure 2). 첫 번째 무리(Cluster 1)에는 CC22, CC42, CC45, CC48, CC283, CC353, CC464, CC658이 포함되어있고, 두 번째 무리(Cluster 2)에는 CC206, CC257, CC353, CC354, CC443, CC460이 포함되어 있으며, 세 개의 무리 중 가장 많은 해외여행 설사환자를 포함하고 있다. 세 번째 무리(Cluster 3)에는 국내에서 가장 높은 분리율을 보이는 CC21과 CC49, CC52, CC353, CC446, CC574, CC607이 포함되었다. 분포율을 비교해 보면 첫 번째 무리에는 20.1%(39주), 두 번째 무리에는 16.5%(32주)이며, 세 번째 무리에는 63.4%(123주)로 가장 많이 분포를 보였다(Table 2).



맺는 말

이 연구에서는 국내 및 해외여행자의 설사환자로부터 분리된 캄필로박터 제주니균의 MLST 유전자형을 분석하여 국내 유행 양상에 대한 정보를 제공하고자 하였다. 분리 유형에 따른 계통발생학적인 차이는 크게 나타나지 않았지만 해외여행 설사환자로부터 분리된 균주가 두 번째 무리(Cluster 2)에 61.1%로 집중하는 경향을 보였다. 또한, 국내 인체 분리주의 대표적인 유형으로 CC21을 확인하였다. CC21은 국내 오리에서도 분리 보고된 바 있으며[3], 해외 유전형 분석 보고를 통해 스위스[4], 이탈리아[5], 뉴질랜드[6]에서도 대표적인 유형으로 지목되었다. 이 연구에서 CC48-ST918은 국내 집단발생에서 분리되었지만, 리투아니아에서는 아이들과 개로부터 공통적으로 분리된 유형으로 보고되었으며[7], CC21과 CC353이 리투아니아의 임상분리주, 젖소, 구이용 닭 제품으로부터 대표적인 유전형이었다고 보고되었다[8]. 또한, CC354-ST354는 이 연구에서 산발적 급성설사질환 환자로부터 분리된 유형으로 중국에서는 닭과 식품으로부터 공통적으로 분리되었다[9]. 이번 MLST 분석 자료는 캄필로박터 제주니균이 원인으로 유추되는 수인성·식품매개질환의 역학 자료와 비교·분석하여 원인 병원체를 규명하는데 유용한 자원으로 활용될 것으로 기대된다.



참고문헌

1. 질병관리본부. 주간 건강과 질병. 9권 27호. 2016.
2. 식품의약품안전처. (http://www.foodsafetykorea.go.kr) 식품안전나라>위해·예방정보>식중독 정보>식중독 통계[Online].
3. Wei B, et al. Antimicrobial susceptibility profiles and molecular typing of Campylobacter jejuni and Campylobacter coli isolates from ducks in South Korea. Appl Environ Microbiol. 2014;80(24):7604-10.
4. Niederer L. et al. Genotypes and antibiotic resistances of Campylobacter jejuni and Campylobacter coli isolates from domestic and travel-associated human cases. Appl Environ Microbiol. 2012;78(1):288-91.
5. Piccirillo A. et al. Multilocus sequence typing of Campylobacter jejuni and Campylobacter coli from humans and chickens in North-Eastern Italy. New Microbiol. 2014;37(4):557-62.
6. Friedrich A. et al. Seasonality of Campylobacter jejuni isolates associated with human campylobacteriosis in the Manawatu region, New Zealand. Epidemiol Infect. 2016;144(4):820-8.
7. Ramonaite S. et al. Prevalence and genotypes of Campylobacter jejuni from urban environmental sources in comparison with clinical isolates from children. J Med Microbiol. 2014;63(Pt9):1205-13.
8. Ramonaite S. et al. MLST genotypes of Campylobacter jejuni isolated from broiler products, dairy cattle and human campylobacteriosis cases in Lithuania. BMC Infect Dis. 2017;17(1):430.
9. Zhang G. et al. Multilocus Sequence Types of Campylobacter jejuni Isolates from Different Sources in Eastern China. Curr Microbiol. 2015;71(3):341-6.
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