Background: Vibrio spp. is a water- and food-borne pathogen affecting humans and it is a common pathogen in Korea found in seawater environment. For this reason, we investigated the incidence of three pathogenic Vibrio spp. and their relationship with marine environmental factors in Korean coastal areas.
Methodology: Environmental samples were collected from three points of quarantine area with several environmental factors like seawater and atmospheric temperatures, salinity, and turbidity. Samples were incubated in rich media and then inoculated on two selected media. Screening of Vibrio spp. was performed with PCR methods using species-specific genes (tlh, vvhA, hlyA), and identification with commercialized biochemical test kit.
Results: In 2014, pathogenic Vibrios were screened from 839 specimens by PCR method and bacterial isolation. The pattern of PCR and bacterial isolation rate showed similar tendency among three Vibrios species, although PCR detection rate was higher than isolation method. V. parahaemolyticus (578, 68.9%; 504, 60.1%) was the most prevalent species, followed by V. vulnificus (218, 26%; 106, 12.6%) and V. cholerae (150, 17.9%; 83, 9.9%). The isolation rate was highest during summer season and it was significantly and directly related to the seawater and atmospheric temperatures.
Conclusion: Laboratory observation of pathogenic Vibrio must be continued to accurately identify risks related to global climate and marine environmental changes.


Ⅰ. 들어가는 말


  비브리오균은 우리나라뿐만 아니라 전 세계적으로도 중요한 수인성 식품매개질환의 원인균으로 해수나 어패류에서 주로 분리된다. 현재까지 확인된 비브리오균은 총 77종으로 이 중 인체 감염을 일으키는 병원균은 콜레라균(Vibrio cholerae), 장염 비브리오균(Vibrio parahaemolyticus) 비브리오 패혈증균(Vibrio vulnificus)을 포함하여 약 12종류가 알려져 있다[1]. 콜레라균은 1816년 이후 7차례에 걸쳐 세계적인 대유행을 일으킨 대표적인 수인성 질환의 원인균으로[2], 우리나라에서는 제1군 감염병의 원인체 및 고위험병원체로 관리하고 있다. 장염 비브리오균은 생선회 혹은 충분히 익히지 않은 어패류 등을 섭취하여 발생하는 세균성 식중독균이며, 비브리오 패혈증균은 만성 간 질환자에게 50% 이상의 치사율을 일으키는 패혈증의 원인균이다.

해양환경과 연관성이 높은 비브리오균은 삼면이 바다로 둘러싸인 우리나라에서 관심을 기울여야할 병원균이다. 국립보건연구원 수인성질환과에서는 해양환경 내 병원성 비브리오균 감시사업(Vibrio-Net, 비브리오넷)을 통해 국내 인근 연안의 해수에서 병원성 비브리오균에 대한 주기적인 모니터링을 수행하고 있다. 이 글에서는 2014년도 비브리오넷을 통해 분리된 병원성 비브리오균의 분리 현황과 그 특성에 대해 소개하고자 한다.

Ⅱ. 몸 말


  비브리오넷은 11개 검역소(부산, 인천, 군산, 목포, 여수, 마산, 통영, 울산, 포항, 동해, 제주)와 2개의 보건환경연구원(인천, 전남)이 참여하여, 우리나라 인근 연안의 해수에서 병원성 비브리오균의 분포를 조사하는 감시사업이다. 감시대상 병원균은 콜레라균, 비브리오 패혈증균, 장염 비브리오균이며, 참여기관의 인근 해안에서 월 2회 채수를 하여 해수 내에 병원성비브리오균의 종 특이 유전자와 균 분리율을 정성적으로 모니터링한다. 채수지점은 환경인자를 측정할 수 있는 조위관측소와 민물의 유입이나 오염 가능성이 많은 내항 그리고 외부 해류의 영향을 많이 받는 외항으로 구분하였다. 채수 시기는 매월 첫째주와 셋째주에 수질이 안정되고 해당 시기의 대표적인 해수상태라 판단되는 시기를 선택하였다. 폭우 등 채수가 불가능한 경우는 채수를 하지 않았으며, 조수 간만의 차가 큰 지역은 만조 시기에 맞추어 채수하였다. 검체는 해수 깊이 1m이내의 표층수를 채취하였고, 채수 시 주요 환경인자(수온, 기온, 탁도, 염도, pH)에 대한 수치도 함께 측정하여 이를 균 분리와의 연관성에 대해 분석하였다.

채수한 검체는 0.45㎛의 여과지를 통과시켜 균체를 집균한 후 펩톤수(Alkaline Peptone Water, APW, pH 8.3)에 24시간 증균 배양하였다. 해수 검체에 부유물이 있을 경우 거즈를 이용하여 전 여과를 하여 부유물을 제거하였다. 증균 배양액으로부터 유전자를 추출한 후 중합효소연쇄반응(PCR)으로 병원성 비브리오균의 종 특이 유전자(V.cholerae-hlyA, V.vulnificus-vvhA, V. parahaemolyticus-tlh) 존재 여부를 확인하였다[3].
종 특이 유전자가 확인된 배양액은 균 분리를 위해 2개의 비브리오균 선택배지(Thiosulfate Citrate Bile Salt sucrose, TCBS, Vibrio CHROM agar)에 옮겨 배양하였다. 선택배지에 나타난 집락의 색상으로 균종을 감별한 후[4], 단일 집락을 선택하여 기본 영양배지(Tryptic Soy Agar, TSA)에 재배양하여 확인 동정에 사용하였다. 균종의 확인 동정을 위해 생화학 검사와 분자생물학적 검사를 수행하였다. 생화학 검사는 상용화된 생화학 키트(API 20E)를 사용하였으며, 분자생물학적 검사는 각 병원균에 대한 종 특이유전자를 대상으로 중합효소연쇄반응(PCR)을 수행하였다. 분리된 비브리오 콜레라균은 혈청형 검사를 통해 O1과 O139 항원형에 대한 응집 여부를 확인하였다.

연간 총 839건의 해수를 채취하여 검사한 결과 종 특이 유전자는 비브리오 콜레라균 150건(17.9%), 비브리오 패혈증균 218건(26%), 그리고 장염비브리오균 578건(68.9%)이 확인되었다. 병원체는 비브리오 콜레라균 83건(9.9%), 비브리오 패혈증균 106건(12.6%), 그리고 장염비브리오균 504건(60.1%)이 분리되었고, 비브리오 콜레라균은 모두 비응집성 콜레라균(V. cholerae non-O1 및 non-O139)으로 확인되었다. 유전자 양성률과 균 분리율 모두 장염 비브리오균, 비브리오 패혈증균, 비응집성 콜레라균의 순서로 우세 경향을 보였다. 하지만 유전자 양성률 대비 균 분리율은 장염 비브리오균에 비해 비응집성 콜레라균과 비브리오 패혈증균에서 현저히 낮은 수치를 보였다. 이러한 현상은 해수 검체 내에 장염 비브리오균의 균 밀도가 높기 때문인 것으로 보여진다.

다른 병원체에 비해 전반적으로 유전자 양성률과 분리율이 낮은 비브리오 콜레라균을 제외하고 병원성 비브리오균은 4월 이후 점차 증가하다 8월에 고점을 기록한 후 12월까지 완만한 하향세를 보였다. 이는 하절기에 표층수의 온도가 상승하면서 영양염류의 유입과 함께 비브리오균 증식에 적합한 환경이 조성되었기 때문이다. 유전자 양성률은 병원성 비브리오균 3종 모두 연중 확인되었고, 계절에 따른 차이는 있었지만 비응집성 콜레라균과 장염 비브리오균만 연중 분리되었다. 비브리오 패혈증균은 지난해 수온이 15℃ 이하인 3월에 분리된 사례가 있었으나, 수온이 상승하는 5월부터 주로 분리되기 시작하여 12월까지 지속되었다(Figure 1). 비브리오 패혈증균이 일반적인 성장온도인 18℃이하에서 분리된 사례는 우리나라에서도 많이 보고되었지만, 감시사업을 통해 제한된 지역에서 조사를 한 결과 최근 3년간 비브리오 패혈증균의 분리 기간이 확대되고 있는 것으로 확인되었다[5, 6]. 연도별로는 2012년도에는 7개월(5월부터 11월), 2013년도에는 9개월(4월부터 12월), 그리고 2014년도에는 10개월(3월부터 12월)로 주변 환경 인자의 변화와 함께 추가적인 분석이 필요할 것으로 보인다.

병원성 비브리오균의 분리와 해양 환경과의 연관성 조사를 위해 채수지점의 수온, 기온, 탁도, 염도, 그리고 수소이온농도(pH) 수치를 조사하였다. 수온의 변화는 최저 7.7℃(1월)에서 최고 23.8℃(8월) 범위였으며, 연중 평균 16.4℃였다. 계절적으로는 3월을 시작으로 완만하게 상승하다가 8-9월에 고점을 기록한 후 10월부터 급격하게 감소하였다. 그러나 수온의 측정지점이 조위관측소이고, 해수면이 낮고 물의 흐름이 적은 갯벌이나 내해의 경우 수온이 낮 최고 기온과 비슷한 수준까지 상승하기도 한다. 기온은 최저 5.2℃, 최고 25.8℃로 수온보다 온도 범위는 넓었지만, 평균 기온은 평균 수온과 비슷한 16.5℃였으며 월별 기온변화 또한 수온과 비슷한 경향으로 증감하였다. 탁도는 5.6-7.3 NUT 범위로 평균 20.4NTU 였으며 수소이온농도(pH)는 평균 7.6로 약알칼리성을 나타내었다. 해수의 염분농도는 강수량 및 증발량의 영향이 크기 때문에 강수량이 많았던 8월에 24.1‰로 가장 낮았다.

병원성 비브리오균의 분리율은 해양 환경 요인 중 수온에 의한 영향을 가장 많이 받았다. 전체 병원성 비브리오균의 분리율은 수온이 상승하는 4월부터 높아지기 시작하여, 하절기인 7-9월에 걸쳐 높은 분리율을 보이다가 10월부터는 감소하는 경향을 보였다(Figure 2a). 비브리오 콜레라균은 수온과 기온 변화와 무관하게 연중 일정한 분리율을 보였으나 염도가 일시적으로 하락한 8월에 평균 이상의 분리율을 보였다(Figure 2b). 비브리오 콜레라균의 분리율은 다른 병원체보다 전반적으로 낮고, 연중 분리되는 경향을 보여 수온의 영향보다는 담수의 유입 등 주변 환경인자의 영향이 더 큰 것으로 보인다. 비브리오 패혈증균은 해수온도의 변화에 따라 분리율이 급격히 증감하였으며, 하절기에 집중적으로 분리되는 경향을 보였다(Figure 2c). 장염비브리오균은 하절기 수온 증가에 따라 급격히 분리율이 증가하였지만 수온이 낮아지는 10월 이후에도 높은 분리율을 지속하여, 수온 증가와 함께 다른 요인에 의해 분리율이 영향을 받는 것으로 사료된다(Figure 2d). 해수의 탁도와 pH 변화와 병원성 비브리오균 분리율과는 유의한 상관관계는 확인하지 못했다.

Ⅲ. 맺는말


  개인위생 관리의 향상에 따라 많은 수인성 감염병 발생이 점차 감소하고 있으나, 해양 환경을 통해 전파되는 병원성 비브리오균 분리율은 여전히 높은 수치를 보이며 그에 따른 위험성 또한 내재하고 있다. 질병관리본부 감염병웹통계시스템에 따르면 국내 환자 발생이 없는 콜레라균은 동남아시아 해외여행을 하고 귀국하는 설사질환자로부터 병원체가 유입이 되고 있고, 비브리오 패혈증균에 의한 환자는 동절기인 12월에도 발생하였다. 또한 급성설사질환 실험실 감시사업(Enter-Net, 엔터넷)에 따르면 장염비브리오균 감염환자는 하절기에 국한되지 않고 연중 발생하고 있다. 지리적으로 해양환경과 밀접한 우리나라는 이러한 비브리오균에 의한 감염 위험에 언제나 노출되어 있다고 할 수 있다. 따라서 병원성 비브리오균에 대한 감시와 우리나라 기상변화 관찰이 지속적으로 이루어져야 할 필요가 있다고 여겨진다.


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. Jie Yeun Park, Semi Jeon, Jun Young KIM, Misun Park, Seonghan Kim. 2013. Multiplex Real-time Polymerase Chain Reaction Assays for Simultaneous Detection of Vibrio. cholerae, Vibrio parahaemolyticus, and Vibrio vulnificus. Osong Public Health Res Perspect.
4. Yukiko Hara-Kudo, Tokuhiro. 2001. Improved Method for Detection of Vibrio parahaemolyticus in seafood.
5. 남정현, 이덕용. 2013. 2012년 병원성 비브리오균의 국내 분리 현황 및 특성. 주간 건강과 질병. 제6권 제 21호.
6. 황보미, 이덕용. 2014. 2013년도 병원성 비브리오균의 국내 분리 현황 및 특성. 주간 건강과 질병. 제7권, 제29호.