등록일2018-08-16
원내 감염 장내구균의 알코올 내성 증가
다제내성 장내구균의 유전적 변화로 알코올 소독에도 저항이 생기고 있다.
알코올 기반 소독제는 전 세계적으로 병원 감염을 통제하는 핵심 방법으로 다제 내성 황색포도상구균 (Staphylococcus aureus) 및 장내구균 (Enterococcus)과 같은 병원체의 전파를 성공적으로 제한해 오고 있다.
그럼에도 불구하고 일반적으로 낮은 병독성을 가지는 장내구균 E. faecium 으로 인한 원내 감염의 증가 추세가 확인되고 있으며, 장내구균이 전세계적으로 원내 감염에 의한 균혈증의 약 10%를 차지하며 북미와 유럽에서는 패혈증의 주요 원인이 되고 있다.
최근 오스트레일리아 전역의 조사에 따르면 E. faecium은 박테리아성 장구균 감염의 3분의 1을 일으켰으며, 90%는 ampicillin 내성 CC17 (clonal complex 17) 균주였으며, 이 중 50%는 vancomycin 내성 (vacomuva-resistant enterococci, VRE) 이었다.
이에 호주의 연구팀이 1997년에서 2015년까지 19년 동안 호주 2개 병원 (Austin Health and Monash Medical Center)에서 수집된 139개 E. faecium 균주의 알코올 내성 시험 결과를 Science Translational Medicine 8월호에 발표하였다.
본 연구팀은 먼저 E. faecium 분리 균주간의 차이를 구분하기 위해 23% 이소프로판올에 5분간 노출 후 초기 접종량 대비 CFU (colony forming units)의 감소 정도를 평가하는 in vitro 알코올 내성 시험을 진행하였다.
수집된 139개 E. faecium 균주의 이소프로판올 내성을 평가한 결과, 연도에 따른 따른 내성의 상당한 변화가 관찰되었다. 2010년 이후 분리된 E. faecium 균주가 그 이전의 균주보다 알코올에 10배 이상의 내성을 가지는 것으로 나타났다 (P < 0.0001, 그림 1.A).
또한 이 시간대에 걸쳐 E. faecium 개체간에 유전적 다양성이 있었으며 주요 CC17 유형인 ST17과 ST203에서 이소프로판올 내성의 점진적 증가가 나타났다. 또한 가장 최근 (2012년)에 출현한 클론 (ST796)에서 높은 이소프로판올 내성이 확인되었다 (그림 1.B-D).
그림 1. E. faecium isolates의 iIsopropanol에 대한 연도별 내성 변화
알코올 내성의 임상적 관련성
본연구팀은 in vitro 분석에 의한 알코올 내성 차이의 임상적 관련성을 평가하기 위하여 마우스 감염 모델을 이용하였다.
집락형성 용량 (colonizing dose-50, CD50)이 유사한 vancomycin-resistant enterococci (VRE) 2종 (Ef_aus0233, Ef_aus0004, 그림 2.A)을 마우스 케이지에 묻힌 후, 케이지를 물 또는 70% 이소프로판올로 닦고 마우스 위장에서의 감염 정도를 분석하였다. 이 때, 케이지의 물 또는 70% 이소프로판올 세척 후 균의 밀도는 0.4~30 CFU/cm2으로 의료 관리 환경에서 보고되는 것과 유사하였다 (그림 2.B).
VRE 2종 중, 2012년 수집된 알코올 내성 E. faecium 균주 (Ef_aus0233)는 1998년의 알코올 의존성 E. faecium 균주 (Ef_aus0004)보다 70% 이소프로판올 소독을 견디고 높은 마우스 내장 서식을 나타냈다 (p < 0.01, 그림 2.C).
추가적으로 유전적 차이가 적은 vancomycin-sensitive enterococci (VSE)의 알코올 내성 (Ef_aus0026)과 알코올 저항 (Ef_aus0099) 균주를 이용한 마우스 시험에서도 이소프로판올 내성 균주에서 유의적으로 많은 수의 집락 형성이 확인되었으며, VSE 또는 VRE와 이소프로판올 내성간에는 서로 관련이 없었다 (그림 2).
그림 2. 마우스 위장관에서의 E. faecium isolates의 isopropanol 내성
알코올 내성 유전자 검증
알코올 내성 E. faecium 균주의 게놈 분석 결과, 탄수화물 섭취와 대사에 관여하는 유전자에 돌연변이가 축적되어 있으며, 돌연변이 유발 (mutagenesis)을 통해 isopropanol 내성에 있어서 이들 유전자의 역할이 확인되었다.
이러한 결과는 박테리아의 적응 (adaptation)이 원내 감염 관리를 복잡하게 만들고 있으며, E. faecium이 병원 환경에서 확산되는 것을 방지하기 위해서는 알코올 소독 외의 추가적 초지가 필요함을 시사하였다.
[참고문헌]
Science Translational Medicine. 10, eaar6115 (2018) 1August 2018