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2009년도 우리나라 급성설사질환 유발 원인 세균의 분리현황 및 특성
  • 작성일2010-08-20
  • 최종수정일2012-08-25
  • 담당부서감염병감시과
  • 연락처043-719-7173

   

 2009년도 우리나라 급성설사질환 유발 원인 세균의 분리현황 및 특성


The prevalence and characteristics of bacteria causing acute diarrhea in Korea, 2009


질병관리본부 국립보건연구원 감염병센터 장내세균과      
시도보건환경연구원 미생물과, 역학조사과, 질병조사과     
  


Ⅰ. 들어가는 말
  급성 설사질환은 전 세계적으로 매년 30-50억 명의 환자가 발생하며, 이 중 약 이백만 명의 환자가 사망에 이르게 된다[1, 2]. 이러한 공중보건학적인 중요성으로 인해 설사질환에 대한 감시는 다른 질환에 비해 일찍 시작되었으며, 이미 많은 나라에서 설사질환 관련 감시사업을 수행하고 있다. 유럽연합은 36개국의 국가표준실험실(National Reference Lab)이 참여하여 살모넬라균, 병원성 대장균, 캠필로박터균 감염에 대한 국제적인 유행 확인과 역학조사를 수행하는 엔터넷(EnterNet)을 운영하고 있다[3]. 미국과 호주에서는 식품매개질환에 대한 감시체계로 각각 푸드넷(FoodNet)과 오즈넷(OzFoodNet)을 운영하고 있으며[4], 캐나다에서는 전체 인구를 대상으로 하는 NESP(National Enteric Surveillance Program)와 지역 거점 중심의 C-EnterNet이 유기적으로 운영되고 있다[5]. 가까운 일본에서는 국립감염병연구소(NIID)가 중심이 되어 병원체 검출 정보 자료를 생산하고 있다.  
  국내에서는 1972년부터 전국 보건소와 시·도 보건환경연구원, 질병관리본부 실험실을 연계한 급성 소화기계 질환 원인병원체에 대한 검사 업무를 수행하였으며, 2001년 이후 초기의 수동적이고 제한된 감시시스템에서 능동적이고 계획적인 감시시스템으로 점진적인 발전을 하여 2003년부터는 [급성설사질환 실험실 감시사업(엔터넷, EnterNet-Korea)]이란 이름으로 감시사업을 수행하고 있다. 2008년 이후에는 대상 병원체의 재정비, 보고주기, 결과 환류 및 관련 정보 제공주기 단축 등 다양한 방면으로 감시사업을 개선하여 현재에 이르고 있다.
  이 글은 2009년도 한 해 동안 급성설사질환 실험실 감업을 통해 확인된 설사유발 원인 세균의 분리 현황을 소개하고, 아울러 설사 대변으로부터 분리된 병원성 세균의 항균제 감수성 및 파지형에 대한 특성을 소개하여 급성설사질환 관리를 위한 기초 자료로 제공하고자 한다.

Ⅱ. 몸 말

 1. 연구 방법
  급성설사질환 실험실 감시사업은 전국 16개 시·도 보건환경연구원과 106개의 협력병원이 참여하는 국가사업으로서 설사환자의 검체로부터 선택감별 배양 및 생화학적인 실험 기법을 이용하여 원인 세균을 분리 동정한 후 그 결과를 설사질환 감시 자료로 활용하였다. 협력 병원에서 제공된 설사환자 대변 검체를 시·도 보건환경연구원에서 수집하여 원인 병원체를 분리 동정한 후 일차적인 검사 결과는 협력병원에 통보하고, 종합 결과는 질병관리본부 국립보건연구원의 해당 부서에 하여 전국적이고, 통합적인 자료를 산출하였다. 국립보건연구원에서 종합한 통합 결과는 대표 홈페이지와 관련 기관에 자료를 제공하였으며, 동시에 질병관리본부 전염병대응센터에 통보하여 정책 자료로 활용하였다. 또한 각 시·도 보건환경연구원에서 분리된 균주는 질병관리본부 국립보건연구원 장내세균과로 송부되어 추가적인 분자 역학적 실험을 수행하였다[6,7](Figure 1).

 2. 연구 내용
  1) 대상 균주
  설사를 유발하는 주요 세균성 병원체 중 국내 발생이 많고 유해성이 큰 5개 속(genus)을 검사 대상으로 선정하였으며, 여기에는 병원성 대장균(Pathogenic Escherichia coli; E. coli) 중 장출혈성대장균(Entrohemorrhagic E. coli; EHEC)과 장독성대장균(Enterotoxigenic E. coli; ETEC), 살모넬라속균(Salmonella spp.), 세균성이질속균(Shigella spp.), 장염비브리오균(Vibrio parahaemolyticus; V. parahaemolyticus), 그리고 캠필로박터 제주니균(Campylobacter jejuni; C. jejuni) 등이 포함된다. 설사질환을 유발하는 것으로 알려진 각 균속의 주요 혈청형 및 독소형을 대상으로 검사를 진행하였다.

  2) 검사법
  각 균속의 동정은 국립보건연구원에서 발간한 "감염병 실험실진단(2005년)"에 준하여 실험을 수행하였다[7]. 살모넬라균의 경우 O항원과 H항원에 대한 응집반응을 통해 혈청형을 확인하였으며[8], 대장균은 PCR기법을 통해 장출혈성대장균(Entrohemorrhagic E. coli; EHEC), 장독성대장균(Enterotoxigenic E. coli; ETEC)의 병원성을 확인하였다. 장염비브리오균은 PCR기법을 이용하여 독소 유전자를 가진 균을 양성으로 하였다.

  3) 항생제 감수성 검사
  분리 병원체의 항생제 내성 현황을 분석하기 위하여 살모넬라균, 병원성 대장균 그리고 세균성 이질균에 대하여 항생제 감수성 검사를 시행하였다. 감수성 검사는 디스크확산법(Disk diffusion)을 이용하였으며, 사용된 항생제의 종류는 암피실린(Ampicillin, AM), 세파졸린(Cefazolin, CZ), 세팔로틴(Cephalothin, CF), 젠타마이신(Gentamicin, GM), 아미카신(Amikacin, AN), 세페핌(Cefepime, FEP), 세포테탄(Cefotetan, CTT), 세포탁심(Cefotaxime, CTX), 시프록플록사신(Ciprofloxacin, CIP), 이미페넴(Imipenem, IPM), 박트림(Trimethoprim/sulfamethoxazole, SXT), 클로람페니콜(Chloramphenicol, C), 테트라사이클린 (Tetracyclin, TE), 날리딕식에시드(Nalidixic acid, NA), 유나신TM(Ampicillin/sulbactam, SAM), 티크르실린(Ticarcillin, TIC)등 16종류이었다. 분리된 Salmonella Typhimurium(S. Typhimurium)중 항생제 다제 내성과 관련이 많은 것으로 알려진 파지타입(phage type)인 DT104형에 대해서는 추가로 평판희석(agar dilution)법을 수행하였다.

  4) 살모넬라균의 파지타이핑(phage typing)
  파지타이핑은 국제파지타이핑센터(International Phage Typing Center)가 있는 영국의 HPA(前 PHLS)에서 분양받은 표준 파지를 사용하였다. S. Enteritidis와 S. Typhimurium에 대하여 실시하였으며, 두 혈청형에 파지(phage)를 접종하여 37℃의 조건에서 18시간 배양하여 나타난 결과를 표준 결과 판독표에 따라 타입을 정하였다. S. Enteritidis는 총 10개에 해당하는 파아지를 사용하였으며, S. Typhimurium은 33개의 파지를 사용하였다.

  5) 역학적 특성 및 종합적 분석
  설사환자의 역학적인 특성과 분리병원체의 종류, 지역적, 계절별 분리 추세, 항균제 내성 양상, 특정 세균의 분자 역학적 특성 및 관련성을 종합적으로 분석하였다. 원인 병원체의 계절별 분리율은 최근 3년간 분리율과 비교하였다.

 3. 연구 결과
  2009년도 한 해 급성설사질환 실험실 감시사업을 통해 전국적으로 총 32,190건의 설사대변 검체를 주기적으로 수집하여 검사를 실시하였다. 전체 검체 중 감시대상 병원체가 확인된 양성검체는 1,284건으로 전체 검체의 3.99%를 차지하였다. 식중독 집단 발생이나 감시대상 이외의 병원체가 확인된 경우는 결과 산출에서 제외하였다.

  1) 주별 원인체 분리율
  주별로 살모넬라균의 발생을 보면 18주차(4.26.-5.2.), 25-33주차(6.14.-8.15.), 그리고 37-39주차(9.6.-9.26.)에 높은 분리율을 보였다. 2007년도에 분리율이 높았던 17주차(4.20.-4.26.)에 상대적으로 낮은 분리율을 보였고, 예년 평균에 비해 23주부터 29주차(6.1.-7.19.)에 높은 분리율을 보였다. 지난  3년 발생률 평균과 비교하였을 때 발생 경향에 큰 차이는 확인되지 않았으나 예년에 비해 가을철에도 발생률이 높게 나타났다(Figure 2).

  병원성 대장균의 경우, 2008년도에는 분리율이 증가하였다가 감소하는 산발적인 발생 형태를 보였던 것과는 달리, 2009년도에는 전반적으로 분리율이 낮았다. 2008년도에는 12주차(3.16.-3.22.), 15-18 주차(4.6.-5.3.), 23-25주차(6.1.-6.21.), 28-31주차(7.6.-8.2.), 35주차(8.24.-8.30.), 40-42주차(9.28.-10.18.), 그리고 45-46주차(11.2.-11.15.)에 걸쳐 산발적인 발생이 보였으나, 2009년에는 하절기인 31-37주차(7.26.-9.12.)에만 발생률이 높았다. 그러나 예년에 비해 기온이 낮은 동절기에도 분리율이 감소하지 않아 병원성대장균에 의한 설사질환은 계절과 무관하게 전파 및 질병을 유발하였던 것으로 사료된다(Figure 3).
  지난 3년간 캠필로박터균의 분리율은 전반적으로 낮았으나, 최근 분리 및 동정기법의 확립으로 인하여 캠필로박터균의 분리율이 증가하고 있다. 지난 2009년도에는 21주차(5.1.-5.23.)부터 분리율이 증가하기 시작하여 45주차(11.1.-11.7.)까지 지속되는 경향을 보여 전형적인 세균성 병원체의 분리 경향을 보여주었다(Figure 4).
  지난 3년간 장염비브리오균은 하절기의 절정에 이르는 시점(8월)부터 설사환자에게서 분리가 되기  시작하여 동절기에 접어들어 감소하였다. 지난 2009년도에도 장염비브리오균은 평년비해 균 분리율은 낮았지만 29주차(7.12.-7.18.)부터 분리율이 증가하기 시작하여 39주차(9.20.-9.26.) 이후에 감소하기 시작하여 48주차(11.22.-11.28.)이후에는 분리되지 않았다(Figure 5).
  세균성 이질균은 국내 발생 사례가 적으나 일반적으로 장염비브리오균의 분리율이 감소하는 시점에서 분리가 되기 시작하여 동절기간에 유행하였다. 2009년에는 42주차(10.11.-10.17.)부터 분리되기 시작하였다(Figure 6).
 
  2) 특성별 병원체 분리율
  병원체 분리율을 월별로 구분하여 보면 5월부터 11월까지 고르게 높게 확인되었다. 평균 분리율은 하절기인 7-9월에 6% 이상의 높은 분리율을 보였으나, 5월부터 분리율이 증가하여 10월까지 지속되었던 2008년도와 달리 2009년도에는 11월까지 병원체가 높은 비율로 분리되어 전체적인 병원체 분리 시기가 확대되었던 것을 알 수 있었다(Table 1).

  연령별 세균병원체의 분리율은 초등학생(8-13세)과 20대에서 가장 높았으며, 취학 전 어린이와 노인에게서는 상대적으로 낮은 분리율을 보였다. 중학생, 고등학생 연령대가 다음 순 분리된 것을 통해 병원체에 대한 감수성보다는 접촉 기회가 분리율의 가장 큰 요인인 것으로 사료된다(Figure 7). 성별에 따른 세균성 병원체의 분리율은 환자의 성비와 검체수를 비교해 보았을 때 전체적으로는 남녀 간의 유의적인 차이점은 찾을 수 없었다.
  병원체 분리는 인구 밀집도가 높은 서울, 인천, 광주, 경기 지역에서 전반적으로 높았다. 살모넬라균은 특히 인천, 광주, 대전 그리고 제주 지역에서 전반적으로 분리율이 높았다. 특히, S. Typhimurium은  광주와 대전 지역에서 많이 분리되었고, S. Enteritidis는 광주와 대전 그리고 제주 지역에서 많이 분리되었다. 병원성 대장균은 경기, 광주, 충북, 경남 지역에서 분리율이 높았다. 장염비브리오균은 남부지역에 해당하는 경남, 전북, 전남 그리고 충남에서 분리율이 높았으며, 바다와 접하고 있는 인천 지역에서도 장염비브리오균의 분리율이 높았다. 캠필로박터제주니균 분리율은 매년 꾸준히 증가하고 있으며, 감시 결과 분리된 병원체의 22.4%를 차지하고 있다. 선진국 식중독 원인체 분리 경향에 가까워지고 있으며, 현재는 인천, 광주, 충북, 전북, 경남, 그리고 제주 지역에서 주로 분리되고 있다.
  장염비브리오균은 2009년 한 해 40건이 분리되었으며, 경남(17건)과 전남(8건)지역에서 주로 분리되었으며, 세균성이질균은 31건이 분리되었으며, 광주(10건)와 경남(6건)지역에서 주로 분리되었다(Figure 8). 

  3) 분리 병원체 특성
  살모넬라균은 혈청형마다 다른 항생제 내성을 보여주었다. S. Enteritidis는 Nalidixic acid와 Penicillin계 항생제에 높은 내성을 보였으나 나머지 항생제에 대해선 상대적으로 낮은 내성율을 보였다. S. Typhimurium은 penicillin계 항생제인 ampicillin, ticarcillin과 chloramphenicol, nalidixic acid, tetracycline 그리고 sulfa계 항생제에 높은 내성을 보였다. 정도의 차이는 있으나 대부분 유사한 내성 패턴을 보여 주었고, 혈청형에 따른 항생제 내성 정도는 차이가 있었다. 병원성 대장균은 penicillin 계열인 ampicillin과 ticarcillin, 그리고 cephem계열인 cephalothin, quinolone계열인 nalidixic acid, ciprofloxacin, tetracycline 그리고 sulfa drug에 해당하는 trimethoprim/sulfamethoxazole에 내성을 나타내었다. 세균성이질균은 penicillin계인 ampicillin과 ticarcillin, beta-lactam계열인 ampicillin/sulbactam과 chloramphenicol, tetracycline과 sulfa계 항생제에 높은 내성을 보였다(Table 2).

  감시사업을 통해 분리된 살모넬라균주를 대상으로 파지타입을 분석한 결과 2009년도 S. Enteritidis의 주요 파지형은 PT1(155주, 68.9%)로 확인되었다(Table 3). 2007년도에는 PT21형(43주, 53.8%)이, 2008년도에는 PT1형(61주, 81.3%)이 주요 파지형으로서, 외국의 경우 S. Enteritidis의 파지타입과  관련한 보고로는 미국 캘리포니아주에서 2002년부터 2006년까지 분리된 균주를 대상으로 시험한 결과로 우리나라와 달리 PT30이 주요 파지형으로 확인되었다. S. Typhimurium은 2007년도(19주, 65.5%)와 2008년도(26주, 60.5%) 모두 U302가 가장 많이 확인되었고, 2009년 역시 U302(32주, 34.4%)로서 주요 파지형으로 확인되었다. 특히, S. Typhimurium중에 항생제 다제내성과 관련이 깊은 것으로 알려진 DT104는 2007년에 한 균주가, 2008년도에는 세 균주가 확인 되었으나 2009년에는 14주나 확인이  되었다(Table 4). 국외에서 DT104가 확인된 경우로는 네덜란드에서 1996년부터 2001년에 분리된   균주를 대상으로 시험한 결과로 전체 S. Typhimurium중에서 가장 많은 파지타입을 차는 것으로 보고된 바 있다.
                                                   


Ⅲ. 맺는 말


  최근 진단법의 향상 및 도입으로 인하여 바이러스성 원인체에 의한 설사 질환 발생율이 높은 비중을 차지하고 있으나, 병원성 세균은 여전히 설사질환의 중요한 병원체로서 전체 식중독 원인의 67%를 차지하고 있다. 최근에는 기후 변화와 관련하여 세균성 병원체의 분리 양상의 변화와 항생제 내성의 증가로 인한 제사용에 대한 문제가 여전히 논란이 되고 있다.
  세균은 일반적으로 고온다습한 환경에서 왕성하게 성장을 하여 질병까지 유발하는 것으로 알려져 있으나, 최근 5년간의 결과를 보면 하절기의 고온 다습한 기상상태와 설사질환 발생이 반드시 일치하지만은 않았다. 지난해 병원성 대장균은 연중 분리율이 일정하였으며, 특히 동절기(11월 이후)에도 분리율이 증가하여 기상 조건 외에 조리 시설 및 환경적 요인에 의한 질병 발생의 중요성이 제기되었다. 특히, 세균성 이질균(쉬겔라)은 11월부터 이듬해 2월인 동절기에, 장염비브리오균은 7월부터 10월에 분리율이 높아 세균성 병원체에 의한 질병 발생에 대한 검토와 함께 연중 세균성 병원체에 의한 수인성·식품매개질환에 대한 경각심을 잊지 말아야 할 것이다. 또한 감시사업 결과에서 집단 식중독의 사례를 배제하여 보았을 때 질병 발생의 원인으로 환경적 요인(단체 급식, 식중독에 대한 경각심)에 의해 상대적으로   과소평가되었던 원인병원체의 특성에도 관심이 필요할 것으로 보인다.

Ⅳ. 참고문헌

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