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2013년도 병원성 비브리오균의 국내 분리 현황 및 특성
- 작성일2014-07-17
- 최종수정일2014-07-17
- 담당부서감염병감시과
- 연락처043-719-7166
2013년도 병원성 비브리오균의 국내 분리 현황 및 특성
Prevalence and characteristics of pathogenic Vibrio spp. in Korea, 2013
Prevalence and characteristics of pathogenic Vibrio spp. in Korea, 2013
질병관리본부 국립보건연구원 감염병센터 수인성질환과
황보미, 이덕용
Abstract
Background: Vibrio spp. was one of the water- and food-borne pathogens in humans and it was generally originated from the seawater environment. For this reason, we investigated the incidence of three pathogenic Vibrio spp. and their relationship with the marine environmental factors at the waterfront in Korea.
Methodology: Clinical strains were isolated from domestic and foreign diarrhea patients and environmental samples were collected from three points of quarantine area with environmental factors. Vibrio spp. was cultivated on two selected media after the incubation of enrichment media. Screening of Vibrio spp. was performed with PCR methods using virulence factors (tlh,vvhA,hlyA) and identification was conducted using automated biochemical test.
Results: A total of 930 strains were collected and they consist of 864 strains (93%) of domestic isolates and 66 strains (7%) of environmental isolates. V.parahaemolyticus was the most prevalent species that identified 655 isolates, followed by 156 isolates of V.cholerae and 119 isolates of V.vulnificus. Summer was the most prevalent season of pathogenic Vibrio spp. and it was considerably related to the temperature (°C) of seawater and atmosphere.
Conclusion: It is necessary to consider the marine environment and climate change for their relation with high relevance to pathogenic Vibrio spp.
Ⅰ. 들어가는 말
비브리오균은 바닷물과 어패류에서 주로 분리가 되는 대표적인 수인성․식품매개질환 원인병원체로서 현재까지 총 77종이 확인되었고, 인체 감염을 일으키는 병원성 비브리오균은 12종류가 알려져 있다. 그 중에서도 인체 유해성이 큰 병원체로는 콜레라균(Vibrio cholerae O1 또는 O139), 비브리오패혈증균(Vibrio vulnificus), 그리고 장염비브리오균(Vibrio parahaemolyticus) 3종이 중요한 병원체로 관리되고 있다[1]. 먼저 콜레라균은 콜레라를 일으키는 원인 병원체로 1816년 이후 7차례에 걸쳐 세계적인 대유행을 일으킨 적이 있으며[2], 우리나라에서는 제1군 법정감염병으로 관리되고 있다. 그리고 비브리오패혈증균은 비브리오패혈증을 유발하고, 제3군 감염병으로 관리되고 있으며, 우리나라에서는 매년 60-80여명의 감염환자가 발생하여 유병률은 그리 높지 않지만, 간질환자와 같은 고위험군에서는 높은 치사율(50%)을 나타 낼 수 있으므로 특히 주의를 기울여야 할 병원체이다. 마지막으로 장염비브리오균은 하절기에 생선회 혹은 충분히 익히지 않은 어패류 등을 섭취하여 발생하는 우리나라 대표적인 세균성 식중독의 원인체 중 하나이다.
삼면이 바다로 둘러싸여 있는 우리나라에서는 해양환경과 연관성이 높은 비브리오균은 특히 주의 깊게 관리해야할 병원체로서, 국립보건연구원 수인성질환과에서는 환자 감시시스템인「급성설사질환 실험실 감시사업(Enter-Net, 엔터넷)」과 환경감시 시스템인「해양환경 내 병원성 비브리오균 감시사업(Vibrio-Net, 비브리오넷)」을 통해 우리나라의 병원성 비브리오균 감염상황과 해양환경 내 병원성 비브리오균의 분포에 대해 주기적으로 감시를 하고 있다. 본 글에서는 2013년도 국내 감시사업을 통해 확인된 위장관 질환 감염 현황과 해양환경 내 병원성 비브리오균의 분리 현황에 대해 소개하고자 한다.
Ⅱ. 몸 말
감시대상 병원체는 인체 위해성이 높은 콜레라균, 비브리오패혈증균 그리고 장염비브리오균으로 임상 분리균주와 환경 분리균주로 구분하여 기술하였다. 임상 분리균주는 국내에서 감염된 후 병원체 감시망을 통해 확인된 국내 분리균주(Domestric strain)와 해외여행을 하고 귀국하는 과정에서 병원체가 확인된 해외 유입 균주(Imported strain)로 구분하였다. 임상 분리균주에 대한 국내 감시망은 급성설사질환 실험실 감시사업(Enter-Net, 엔터넷)과 집단환자 발생보고 시스템이 있고, 해외 유입 병원체는 급성설사질환 실험실 감시사업의 일환으로 시행중인 해외유입 병원체 감시사업을 통해 입국하는 설사질환자를 대상으로 병원성 비브리오균을 감시하고 있다. 그리고 환경 분리균주에 대한 감시는 11개 국립 검역소와 3개 보건환경연구원이 참여하고 있는 해양환경 내 병원성 비브리오균 감시사업(VibrioNet, 비브리오넷)을 통해 수행하고 있으며, 해수 검체를 채취하여 병원체의 분리율을 조사하고 있다. 특히 해수 검체에 대해서는 주요 환경 인자인 수온, 기온, 탁도, 염도에 대한 자료도 함께 수집하여 균 분리율과의 연관성에 대해 분석하였다. 해수 채취는 내·외항 및 조위 관측소 3개 지점에서 월 2회 채취하여 결과를 분석하였다. 환경 분리균주 중에는 검역 과정에서 채취한 시료 즉, 선박 및 항공기의 변기와 오수에서 분리한 비브리오균이 일부 포함되어 있으며, 검역구역 내 위생시설에 대한 관리를 위해 채취한 시료 중에서 분리한 균주도 결과에 포함하였다.
비브리오균은 해당 검체를 Alkaline Peptone Water(APW, pH 8.3±0.11)에서 증균한 후 선택배지인 TCBS(Thiosulfate Citrate Bile salt Sucrose)와 CHROM agar상에 옮겨 선택감별배양을 통해 분리하였다[3]. 감별배지 상에서 확인된 비브리오균 특이 집락은 기본 영양배지인 Tryptic Soy Agar(TSA)상에서 계대배양한 후 생화학 동정과 분자생물학적 검사를 통해 최종 확인하였다. 생화학동정은 상용화된 동정키트(API 20E)를 사용하였으며, 분자생물학적인 검사는 각 병원체에 대한 종 특이유전자를 대상으로 중합효소연쇄반응(PCR)을 통해 해당 유전자의 보유 여부를 확인하였다. 생화학적 동정으로 확인된 콜레라균은 혈청형 검사를 통해 균체 항원형을 확인하였고, O1 또는 O139로 확인된 균주에 대해 독소유전자(ctxB) 검사를 실시하였다[4]. 콜레라 독소를 보유하고 있는 콜레라균은「감염병의 예방 및 관리에 관한 법률」의 절차에 따라 고위험병원체 분리 및 이동 신고를 한 후 국립보건연구원 수인성질환과로 송부되었다.
2013년 송부된 비브리오 균주는 총 930주로, 이 중 임상 및 환경 균주를 포함한 전체 국내 분리균주는 864주(93%)였고, 해외유입 분리균주는 66주(7%)였다(Table 1). 이 중 콜레라균은 총 156주로 환경 분리균주가 145주, 설사환자를 대상으로 분리한 임상 분리균주가 11주였다. 임상분리 콜레라균 11주 중 1주가 해외로부터 유입된 균주로 콜레라 독소 유전자(ctxB)를 보유하고 있었고, 법령에 따라 고위험병원체로 신고 및 관리되고 있다. 그리고 임상분리 콜레라균 10주와 환경 분리 콜레라균 145주는 모두 콜레라 독소 유전자(ctxB)를 보유하고 있지 않았다. 우리나라에서 제1군 법정감염병으로 관리하고 있는 콜레라는 생화학적으로 콜레라균이고, 혈청학적으로 O1 또는 O139에 속하며, 콜레라 독소(CTX)를 생산하거나 독소 유전자(ctxB)를 보유하고 있는 균주에 감염된 경우를 말한다. 그 외 콜레라균에 감염된 경우는 일반 병원성 미생물에 감염된 사례에 준하여 조치를 하고 있다(Table 1).
비브리오패혈증균은 총 119주가 분리되었으며 이 중 5주가 임상에서 분리되었다. 비브리오패혈증균의 경우 임상 감염 후 증상 발현이 빨라 원인 병원체의 분리 및 확인 동정 이전에 치료 및 예후가 결정되어 환자 발생 보고건수에 비해 분리된 균주의 수가 많지 않았다.
마지막으로 장염비브리오균은 총 655주로 환경뿐만 아니라 임상에서도 가장 많이 분리되었다. 그러나 이 중 일부만 국립보건연구원으로 송부되어 정확한 균주의 분리율은 확인할 수 없었기 때문에 장염비브리오균의 유행 여부 확인과 다른 두 병원성 비브리오균의 분리율과 비교하기 위한 자료로만 사용하였다(Table 1).
2013년 한해 급성설사질환 실험실 감시사업을 통해 분리된 임상 분리균주 150주 중 국내 분리균주는 84주(56%), 해외유입 분리균주는 66주(44%)로 국내 분리균주와 해외유입 분리균주가 비슷한 비율로 분리되었다. 콜레라균의 경우 임상 분리균주 11주 중에 9주가 해외유입 균주였으며, 이 9주 중 콜레라 독소 유전자(ctxB)를 보유하고 있는 균주와 독소 유전자를 쉽게 획득할 수 있는 혈청형인 V. cholerae O1 균주 모두 해외에서 유입된 균주였다. 비응집성 콜레라균(V. cholerae non-O1 및 non-O139)도 분리된 9주 중 7주가 해외로부터 유입된 균주로서 국내 콜레라균 감염환자의 대부분은 해외여행 중에 감염된 것으로 확인되었다. 이와 상대적으로 비브리오패혈증 환자는 모두 국내 발생 환자로서 2013년 보고된 56명의 환자 중 31명이 사망 하였고, 환자 분리주 중 5주가 분리되어 국립보건연구원으로 보내어졌다. 장염비브리오균의 경우, 국내 환자에게서 분리된 균주는 77주였으며 해외여행 중 감염된 환자로부터 분리된 균주는 57주로 해외여행 도중 장염비브리오균에 감염되는 사례도 상당수 있음을 알 수 있었다. 전체적으로 설사환자로부터 분리된 병원성 비브리오균의 대부분은 장염비브리오균인 것으로 확인되었다(Table 1).
병원성 비브리오균이 분리된 여행객이 방문한 국가는 필리핀, 인도네시아, 베트남, 중국, 인도, 캄보디아 및 태국 등 주로 동남아 지역이었으며, 그 중 필리핀, 인도네시아, 베트남이 주요 유입 국가였다. 특히 베트남 여행객에서의 분리율이 47.6%로 가장 높았다(Table 2). 균종별로는 베트남과 필리핀을 여행한 환자에게서 장염비브리오균이 각각 30주(46.1%)와 9주(13.8%)로 가장 많이 분리되었고, 인도네시아 지역을 여행한 환자에게서 콜레라균이 7주(50%)로 가장 많이 분리되었다. 이 중 분리된 콜레라균 O1은 총 2주로 모두 인도네시아 여행객으로부터 분리되었으며, 이 중 1주는 콜레라독소 유전자(ctxB)를 보유하고 있었다(Table 2). 2012년도 국가별 분리율을 살펴보면 필리핀(65.3%)을 여행한 환자에게서 가장 많은 병원성 비브리오균이 분리되었고, 장염비브리오균의 경우 필리핀(63.3%)과 베트남(12.2%) 순으로 균이 분리되어 연도별로 순위의 차이는 있으나 방문자수가 많은 두 국가를 여행하고 귀국한 설사질환자에서 가장 많은 병원성 비브리오균이 분리되었다.
임상 분리균주의 계절별 분리건수를 살펴보면 보편적으로 하절기와 가을에 걸쳐 높은 발병 및 분리를 보였다. 장염비브리오균의 경우 여름(7-8월)과 늦가을(10-10월)에 많이 분리되었으며 겨울철인 1월에도 일부 분리되었다. 국내 분리균주의 경우 10월에 분리율이 급격히 증가하였으나, 해외유입의 경우 상대적으로 연중 유사한 분리 경향을 보이기도 하였다(Figure 1a). 콜레라균의 경우 대부분이 해외유입으로서 연중 분리되는 경향을 보였으나 국내 분리균주는 가을에 두 균주가 분리되었다(Figure 1b). 비브리오패혈증균은 한여름인 8월과 가을인 10월에 주로 분리되었다.
국내 연안의 해수에서 분리한 병원성 비브리오균 3종에 대한 분리율을 조사한 결과 2013년 한해 총 864주의 해수 검체에서 총 802주(송부되지 않은 균주 포함)가 비브리오균으로 분리되었다. PCR법을 이용하여 종 특이 유전자 존재 여부를 확인해 본 결과 비브리오균 3종에 대한 누적 양성률은 132.1%였으며, 실제 분리된 균주의 누적 분리율은 92.8%로서 전년도(2012년) 분리율 84.4%에 비해 8.4%p 높은 분리율을 보였다. 균종별로는 비응집성 콜레라균, 비브리오패혈증균, 장염비브리오균이 각각 26.4%, 30.3%, 75.3%의 PCR 양성률을 보였고, 병원체 분리는 각각 16.8%, 13.0%, 63.1%의 분리율을 보여 PCR 양성률과 균 분리율 간에 유사한 경향을 보였다[5]. 월별로 경향을 살펴보면 PCR 양성률과 균 분리율은 전년과 유사하게 2월 이후 점차 증가 추세를 보이다가 7월중 최고의 고점을 기록한 후 12월까지는 완만한 하향 추세를 보였다. PCR 스크리닝에서는 비브리오균 3종의 유전자가 연중 확인되었지만, 균 분리에서는 장염비브리오균과 비응집성 콜레라균만 연중 분리가 되었다. 비브리오패혈증균은 수온이 급상승하기 시작하는 4월부터 12월까지만 분리되었다(Figure 2).
병원체별로는 비응집성 콜레라균은 14.1%에서 16.7%로 2.6%p 증가하였으며, 비브리오패혈증균은 10.2%에서 12.9%로 2.7%p, 그리고 장염비브리오균은 60%에서 63%로 3%p 증가하였다. 병원체의 분리율은 전년과 유사한 경향을 나타내었으나, 전체적인 분리율은 증가하였다. 특히, 분리된 시기의 경향을 보면 비브리오패혈증균의 경우 지난해 5월에서 11월까지 7개월간 분리되었으나, 2013년도에는 4월에 분리되기 시작하여 12월까지 9개월에 걸쳐 균주가 분리되었다(Figure 3). 그러나 환자 발생은 64명에서 56명으로 오히려 감소하여 비브리오패혈증균 분리 기간 확대가 환자 수 증가와 직접적인 연관성이 있는 것은 아닌 것으로 사료된다.
병원성 비브리오균의 해양 환경과의 연관성 조사를 위해 채수 지점의 수온, 대기온도, 탁도, 그리고 염도 수치를 균 분리율과 비교하였다(Figure 4). 병원성 비브리오균은 해수의 온도가 상승하는 6-10월에 걸쳐 높은 분리율을 보이고 있으나(Figure 4a), 비응집성 콜레라균은 연중 유사한 분리율을 보이며 분리되고 있었으며(Figure 4b), 비브리오패혈증균은 초여름인 6월부터 늦가을인 10월까지 집중적으로 분리되는 경향을 보이고 있다(Figure 4c). 장염비브리오균은 수온 변화에 따라 1월부터 분리율이 점차 증가하다가 6월 이후부터 연말까지 지속적으로 분리되는 경향을 보였다(Figure 4d). 해양 환경 요인 중에서 수온과 대기 온도는 비브리오균과 상관관계를 보이고 있으나 염도와 탁도는 강수량이 많은 하절기에 일시적으로 나타나는 현상으로 분리율에는 큰 영향을 주지 않는 것으로 사료된다. 반면, 수온 변화와 병원성 비브리오균 분리율과는 높은 상관관계를 보이고 있었다. 병원성 비브리오균 분리율 전체의 분리 경향은 수온의 상승과 하락에 맞추어 변화하고 있으나 비응집성 콜레라균은 수온 최고점에 이르기 전에, 장염비브리오균은 최고점 이후에도 분리율이 높게 나타나는 것으로 확인되었다. 비브리오패혈증균은 수온의 변화에 따라 분리율이 급격히 증가하다 감소하는 경향을 나타내었다.
Ⅲ. 맺는말
개인위생 관리의 향상에 따라 많은 수인성 감염병 발생이 점차 감소 추세에 있지만 해양 환경을 통해 전파되는 병원성 비브리오균은 여전히 많은 위험성을 내재하고 있다. 국내 환자 발생이 없는 콜레라균도 해외로부터 지속적으로 국내로 유입되고 있고, 비브리오패혈증도 매년 60-80여명의 환자가 지속적으로 발생하고 있으며, 장염비브리오균 감염은 하절기에 전국에 걸쳐 발생하고 있다. 이러한 병원성 비브리오균의 감염은 해양환경과의 높은 연관성을 갖고 있으며, 해양 환경 내 병원성 비브리오균 증가와도 무관하지 않다. 이러한 이유 때문에 국립보건연구원에서는 환자 감시와 함께 해양 환경 내에서 병원성 비브리오균의 감시를 함께 수행하고 있다. 따라서 세계적으로 문제시되고 있는 기후 변화와 함께 국내 연안의 해양 환경 변화에 따른 병원성 비브리오균에 대한 실험적인 감시도 지속적이고 보다 체계적으로 이루어져야 할 필요가 있다.
Ⅳ. 참고문헌
1. F.L. Thompson, B. Austin, and J. Swings. 2006. The Biology of Vibrios. ASM Press copyright.
2. Ashrafus Safa, G. Balakrish Niair. 2009. Evolution of new variants of Vibrio Cholerae O1.
3. Yukiko Hara-Kudo, Tokuhiro. 2001. Improved Method for Detection of Vibrio parahaemolyticus in seafood.
4. 김성한, 전세미. 김진영. 2010. 실시간 중합효소 연쇄 반응을 이용한 비브리오균의 탐색. KCDC-B-ENT-VIB-1.0, 8. 30.
5. 강연호, 이덕용, 남정현. 2014. 2013년 국내 해양환경 내 병원성 비브리오균 감시사업. 국립보건연구원 ISBN 978-89-6838-006-8.
6. 질병관리본부. 2013. 2012 감염병감시연보.
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