항생제 사용이 A군 연쇄상구균 항생제 내성 변화에 미치는 영향

Abstract

A군 연쇄상구균은 그람 양성, ß-용혈성 균주로 학동기 아동에게 주로 감염을 일으킨다. 특히, 상기도 감염이나 농가진 등의 가벼운 질환에서부터 폐렴, 균혈증, 독성쇼크증후군과 같은 중증 질환을 일으키기도 하는 등 다양한 임상 양상을 보인다. A군 연쇄구균이 이렇게 다양한 질환을 일으킬 수 있는 이유는 독성 인자가 많기 때문이며, 그 중에서 특히 M 단백은 세포벽의 가장 바깥층에 분포하고 있으면서 약 240여 가지의 M protein gene (emm) 유전형에 따라 코딩되는 주요 독성 인자로 알려져 있다. A군 연쇄상구균은 전세계적으로 penicillin에 대한 내성이 보고된 바가 없지만, macrolide계 항생제에 대한 내성률은 연구 시기, 국가와 지역, 내성 균주의 유행과 전파 정도 및 새로운 내성형의 출현, erythromycin 사용량 등에 따라 달라진다. 이러한 항생제에 대한 내성 여부는 내성 유전자 macrolide efflux (mef) A, erythromycin ribosomal methylase (erm) A, erm B와 밀접한 관계가 있으며, 유전형에 따라 내성 정도가 다른 특성이 있다. 본 연구는 A군 연쇄상구균이 환경적 변화에 의해서 내성표현형에 어떠한 변화를 나타내는지 21일동안 mef A, erm A, erm B 유전자 각각에 양성인 균과 어떠한 유전자도 지니지 않은 균들을 선정하여 항생제에 노출, 또는 비노출 시키면서 계대배양을 한 후, erythromycin과 clindamycin에 대한 최소억제농도 (minimal inhibitory concentration, MIC)의 변화 양상을 분석하였다. 연구 결과, mef A 유전자가 있는 균 (erythromycin-내성, clindamycin-감수성)을 erythromycin 함유 배지에서 계대배양 하였을 때 erythromycin에 대한 MIC 값은 2배 증가하였고, MIC 최대값에 도달하는 속도는 14일 이내였으며, 그 이후에는 MIC 값이 일정하게 유지되는 형태를 보였다. 반면에 clindamycin MIC에는 변화가 없었다. Clindamycin 함유 배지에서 계대배양 하였을 때, erythromycin 및 clindamycin MIC는 둘 다 의미 있는 변화가 없었다. Erm A 유전자가 있는 균 (erythromycin-내성, clindamycin-감수성) 중에서 중등도 내성과 고도 내성을 보이는 2개의 균을 각각 erythromycin 및 clindamycin 함유 배지에서 계대배양 하였을 때, erythromycin에 대한 증등도 내성을 보인 균은 erythromycin에 일정하게 노출시킨 경우 erythromycin의 내성이 6배 증가할 뿐만 아니라 clindamycin에 노출시켰을 때에도 erythromycin의 내성이 4배 증가하였으며, 그 증가 형태는 21일동안 지속적으로 증가하는 모습을 보였다. 고도 내성을 보이는 균은 MIC 값의 변화가 없이 높은 MIC를 유지하였다. 이러한 균들은 clindamycin에 대해서는 MIC값이 모두 감수성 범위 안에 나타나긴 했으나 21일동안 지속적으로 상승하는 패턴을 나타내었다. Erm B 유전자 양성인 균은 erythromycin과 clindamycin에 대한 MIC 값이 256 ㎍/㎖ 이상으로 고도 내성을 나타내면서 항생제의 유무에 상관없이 21일동안 어떠한 환경에서도 고도내성을 잃지 않았다. 각 그룹에서 항생제 내성의 소실여부를 확인하기 위해 항생제를 전혀 포함하지 않는 배지에서도 21일간 계대배양을 하였는데, 중등도 내성을 갖는 경우 21일동안 그 항생제에 대한 MIC 값은 1/2 정도로 감소하는 결과를 보임으로써 지속적으로 항생제 노출이 차단될 경우 MIC 값이 낮아지는 것을 알 수 있었다. 어떠한 유전자도 지니지 않으면서 erythromycin 및 clindamycin 모두에 대해 감수성을 보이는 균들을 erythromycin, clindamycin이 포함된 배지에서 계대배양 하였을 때, 내성을 나타내는 경우는 없었으나 일부 균에서는 노출된 항생제에 대해 감수성 범위 안에서 MIC 값이 상승하는 것을 볼 수 있었다. 21일간의 계대배양을 통해 각 균주들의 내성표현형은 다양한 형태의 변화를 보였다. 각 균주가 가지는 mef A, erm A, erm B 유전자는 항생제의 존재유무에 따른 각각의 환경에서, 내성 변화에 영향을 미치는 것으로 보인다. 본 연구결과에서 확인한 일련의 변화들을 바탕으로, 더 나아가서 A형 연쇄상구균의 내성표현형 뿐 아니라 내성유전형의 변화 및 내성의 변화를 야기시키는 다양한 조건에 대한 연구들을 좀 더 깊이 있게 진행한다면, 환자를 치료하는 과정에 있어서 더 적절한 항생제 용량 및 그 사용기간을 선택하기 위한 기준 자료를 마련하는데 밑바탕으로 활용될 수 있을 것이다. 이러한 연구 결과들이 근거 중심의 항생제 사용 지침을 마련하는데 기여함으로써 지역사회 내에서 항생제 오남용을 막고, 항생제 내성을 줄이는데 큰 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.;Background : Group A streptococcus (GAS) is a bacteria with substantial clinical burden throughout the world. Antibiotic resistance rates of GAS show a lot of differences among geographic areas, years, and diseases. Macrolide resistance of GAS increased up to the early 2000s. However, surprisingly there are increasing reports on a decrease in macrolide recently. Macrolide resistance is associated with erm A, erm B and mef A, macrolide resistance genes. I tried to analyze the differences on macrolide resistance according to different macrolide resistance genes in GAS under antibiotic pressure. Methods : We confirmed the emm type, macrolide resistance genes, the degree of erythromycin, clindamycin resistance to 10 GAS strains. These strains were sub-cultured for 21 days in antibiotic free, erythromycin or clindamycin concentrated agar. The minimal inhibitory concentration (MIC) values were analyzed every seven days. Results : GAS with initially high macrolide resistance was maintained the resistance in any environment even in no antibiotic pressure. However, GAS with mild-moderate resistances showed increase in MIC when exposed to erythromycin. There was a mild creep in MIC among isolates with no macrolide resistance when exposed to erythromycin. Conclusions : Macrolide resistance varies depending on the presence of antibiotic pressure and genotype. Even in isolates without macrolide resistant genes, resistance may be acquired. This study suggested that relationship between macrolides resistance genes and antibiotic uses could provide the optimal guidance of antibiotic treatment.