February 2007

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1 May 2011 Vol. 19 No. 2 Ser. No. 73 Quarterly ISSN Antimicrobial resistance of bacteria isolated during January to March, 2011 at a KONSAR program participating hospital Antimicrobial resistance rates determined by the CLSI disk diffusion test or Vitek AST system are shown in Tables 1 to 3. The resistance rates did not include intermediate categories. The resistance rates of staphylococci, enterococci, and gram-negative bacilli excluding Acinetobacter spp. were not significantly different from those in Acinetobacter spp. showed increased resistance rates to β-lactams including carbapenems (6-12%), aminoglycosides (3-9%), and fluoroquinolones (10%). Proportion of prevalent organism-antimicrobial agent combinations, excluding multiple isolates, were: extended-spectrum cephalosporin-resistant E. coli and K. pneumoniae, 21% and 31%, respectively; cefoxitinresistant K. pneumoniae, 18%, imipenem-resistant Acinetobacter spp. and P. aeruginosa, 75% and 25%, respectively; fluoroquinolone-resistant E. coli, Acinetobacter spp. and P. aeruginosa, 36%, 71%, and 34%, respectively; methicillin-resistant S. aureus, 60%, and vancomycin-resistant E. faecium, 32%. E. faecium outnumbered E. faecalis in this period with 592 vs. 354 isolates including multiple isolates and 343 vs. 292 excluding multiple isolates. Table 1. Antimicrobial resistance rates (%) of frequently isolated gram-negative bacilli a Antimicrobial agents ECO KPN KOX CFR ECL EAE SMA PMI PVU MMO ACI SMP (1039/816) b (471/327) (47/43) (60/48) (132/105) (115/72) (58/43) (75/52) (12/11) (37/35) (544/220) (194/130) Ampicillin 72/68 100/ / / / /100 98/98 32/33 100/ / A/S or A/C d 11/10 17/17 4/5 95/94 100/ / /100 7/6 8/9 100/100 80/67 - Piperacillin 70/66 100/99 100/100 53/50 53/51 55/49 41/35 16/15 17/18 46/43 87/75 - Piperacillin-tazobactam 3/3 16/13 6/7 35/29 42/39 55/49 10/12 1/2 0/0 47/44 87/75 - Cephalothin 37/34 57/52 11/12 100/ / / /100 12/10 100/100 97/ Cefotaxime 23/20 37/30 6/7 30/25 41/41 17/17 22/23 11/10 3/2 3/3 85/72 - Ceftazidime 24/21 38/31 4/5 45/40 41/40 34/32 7/7 11/10 0/0 14/14 85/72 - Aztreonam 23/20 38/31 4/5 28/23 40/39 24/22 19/19 11/10 0/0 5/6 - - Cefepime 24/20 36/29 4/5 2/2 5/4 4/4 7/9 11/10 0/0 3/3 81/64 - Cefoxitin 13/10 21/18 4/5 97/96 100/ /100 34/30 5/4 0/0 8/9 - - Imipenem 0/0 <1/<1 2/2 2/0 1/0 4/1 0/0 1/0 8/9 8/3 87/75 - Amikacin 1/1 10/8 2/2 5/4 2/3 0/0 9/12 03/2 0/0 0/0 72/62 - Gentamicin 34/29 18/13 6/7 8/8 10/11 3/3 29/23 16/17 0/0 27/23 83/73 - Tobramycin 12/10 25/21 4/5 7/6 11/13 3/3 28/23 7/6 0/0 0/0 65/56 - Cotrimoxazole 43/41 24/20 11/12 13/13 20/22 2/3 21/23 35/37 17/18 32/29 86/74 9/8 Levofloxacin 40/36 27/21 4/5 5/4 8/10 2/1 7/7 8/12 17/9 5/6 83/71 12/12 Colistin - e /1 - Minocycline /0 a Abbreviations: ECO, E. coli; KPN, K. pneumoniae; KOX, K. oxytoca; CFR, C. freundii; ECL, E. cloacae; EAE, E. aerogenes; SMA, S. marcescens; PMI, P. mirabilis; PVU, P. vulgaris; MMO, M. morganii; ACI, Acinetobacter spp.; SMP, S. maltophilia. b All isolates/excluding multiple isolates. c Natural resistances are shaded in green d Ampicillin-sulbactam or amoxicillin clavulanic acid. e -, Not tested. c

2 Table 2. Antimicrobial susceptibility (%) of P. aeruginosa a Antimicrobial agents Resistant Intermediate Susceptible Piperacillin 46/31 b 0/0 54/69 Piperacillin-tazobactam 38/24 <1/<1 62/76 Ceftazidime 31/17 14/11 56/72 Cefepime 34/20 14/12 52/68 Aztreonam 47/27 23/25 35/48 Imipenem 46/25 8/7 47/68 Amikacin 18/12 3/4 78/83 Gentamicin 26/22 22/18 52/60 Tobramycin 24/20 <1/<1 75/80 Ciprofloxacin 49/34 6/8 45/59 Colistin 0/0 0/0 100/100 a Total no. of isolates were 926 and total no. of isolates excluding multiple isolates were 335. b All isolates/excluding multiple isolates. Table 3. Antimicrobial resistance rates (%) of Staphylococcus and Enterococcus a Antimicrobial agents SAU (755/490) CNS (485/423) EFA (354/292) EFM (592/343) Ampicillin NT NT 1/1 94/93 Penicillin G 95/93 b 95/94 33/29 95/94 Oxacillin 68/60 82/79 NT NT Clindamycin 64/55 48/45 NT NT Erythromycin 65/56 61/59 69/68 87/86 Tetracycline 55/44 28/28 85/85 20/24 Cotrimoxazole 5/4 40/37 NT NT Ciprofloxacin 55/44 51/48 31/26 93/91 Teicoplanin 0/0 0/0 5/2 42/29 Vancomycin 0/0 0/0 5/2 45/32 Arbekacin 0/0 0/0 NT NT Linezolid 0/0 <1/<1 0/0 0/0 Quinupristin-dalfopristin 0/0 0/0 NT <1/<1 a Abbreviations: SAU, S. aureus; CNS, coagulasenegative Staphylococcus; EFA, E. faecalis; EFM, E. faecium; NT, not tested. b All isolates/excluding multiple isolates. Cefazolin 감수성 breakpoint의재검토 본내성소식지 Breakpoint 란에는감수성시험결과해석에필요한새로운또는개정된 breakpoint (BP, 판정기준 ) 를실어왔으나, 이번호에는 BP를정하기가왜어려운지와, 환자치료를위해서는 BP가뜻하는바를왜이해해야하는지볼수있는보고 (1) 를소개한다. 항균제치료효과는세균의시험관내항균제감수성에만따라서달라지는것이아니고, 항균제가환자혈청이나조직중에도달하는농도와지속시간, 항균제가단백질과결합하는비율, 감염부위, 환자상태등에따라서도달라진다. 이들요인을반영하는항균제의약력학 ( 藥力學, pharmacodynamics) 지식이늘어가면서기존의감수성 BP가부적절하여재검토하는경우가생겼다. BP의설정이나변경은세균의시험관내감수성, pharmacokinetic ( 藥動學 )-pharmacodynamic (PK- PD) 분석및임상효과를근거로이루어진다. 2010년에 CLSI는 Enterobacteriaceae에대한 cefazolin의 BP를감수성 1 μg/ml, 내성 4 μg/ml로낮추었다. 이 BP는 cefazolin을 8시간마다 1g을투여하는경우가기준이었다. 이새로운 BP로는, 선천성 AmpC -lactamase를갖지않은 E. coli, Klebsiella spp. 및 P. mirabilis가 -lactam제내성을획득하지않더라도대부분의균주를중간 감수성이나내성으로해석하게되고, 이로인해임상의사가불필요하게 cefotaxime을처방하게될것이염려되었다. 따라서위의균종중 -lactamase를생성않거나협범위 -lactamase 만을생성하는균주감염에 cefazolin이유효한지와, 유효하다면 cefazolin의 BP를어느수준으로할것인지검토가필요했었다. 시험관내감수성 : European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing (EUCAST) 자료에따르면내성을획득안한균주에대한 cefazolin과제 1세대 cephalosporin의최빈 MIC가 P. mirabilis에대해서는 4 μg/ml로 E. coli에대한 1 μg/ml 와 Klebsiella spp. 에대한 2 μg/ml 보다높았다. 다른연구에서 TEM-1 등협범위 -lactamase를생성하는 E. coli와 P. mirabilis 균주에대한 cefazolin의 MIC는내성을획득안한균주보다 1/2-2 배높았다. PK/PD: Cephalosporin의 BP 변경에주된근거가된것은성인에게표준용량이투여되었을때의 PK를 Monte Carlo simulation으로추정한 target attainment rate이었다 ( 미니사전참조 ). 단백질과결합안한유리 cephalothin은 MIC의 >50% 인 target percentage time ( 목표치도달기간 ) 이대단히짧아서 Enterobacteriaceae에대한활성이크지않음을뜻하였다. 따라서 cephalothin의 Enterobacteriaceae에대한 BP는항균제가농축되는요로 (CLSI Test/Report group U) 의감염에만적용하도록변경되었고, cephalexin 등일부제 1세대경구 cephalosporin에대한감수성을예측할수

3 있을뿐이라고 CLSI는규정하였다. Monte Carlo simulation에의한예측으로는 cefazolin은표준용량인 1 g을 8시간마다투여하고 BP를감수성 1 μg/ml로정할때, 만족스런목표치도달률을보였다. 그러나 8시간마다 2 g 투여시의목표치도달률로볼때는감수성 BP를 2 μg/ml로변경함이적절하였다. 임상효과 : 신우신염후속발한균혈증에서분리된 E. coli 균주에대한 cefazolin의 MIC가과거의감수성 BP 1 μg/ml 보다높은 2 μg/ml 이었으나, cefazolin 2 g이 6-8시간마다투여된환자 12명모두가치유되어서변경된감수성 BP 2 μg/ml가적절함이확인되었다. 디스크억제대 : Cefazolin 30 μg 디스크를쓰는확산법으로는 2010년의 cefazolin MIC BP ( 감수성, 1 μg/ml) 이구별되지않아서디스크억제대판독기준이실리지못했었다. 그러나 cefazolin의새로운 MIC BP ( 감수성 2 μg/ml, 내성 8 μg/ml) 와 30 μg 디스크억제대 ( 감수성 23 mm, 내성 19 mm) 의상관관계에서는소수의 minor error만을보여서새디스크법기준이 CLSI 2011 년판에실렸다. [ 참고문헌 : (1) Turnidge JD. Cefazolin and Enterobacteriaceae: rationale for revised susceptibility testing breakpoints. Clin Infect Dis 2011;52:917-24] 세균의 sulfonamide와 trimethoprim 내성 1. 설파제내성세균의엽산 (folic acid) 합성세균은다른세균이만든엽산이나, 사람의몸에있는엽산을이용하지못한다. 따라서모든세균은 pteridine과 p-aminobenzoic acid (PABA) 로부터 tetrahydrofolic acid를만들어야증식할수있다. Tetrahydrofolic acid는아미노산과 nucleotide 합성에필요하다. 세균의엽산합성에필요한효소는 dihydropteroate synthetase (dihydropteroate 합성효소, DHPS) 와 dihydrofolate reductase (dihydrofolate 환원효소, DHFR) 인데 ( 그림 1) 이효소들의유전자는염색체에있다. Sulfonamide ( 설파제 ) 의작용기전설파제는미생물이만드는항생제가아니고, 합성으로만드는항균제이며, 그람양성과음성세균에대해광범위한항균력이있다. 설파제는 PABA와경쟁적 (competitive) 으로작용하여 dihydropteroate 생성을억제한다. Trimethoprim (TMP) 은염산과경쟁하여 DHFR 효소를저해하고 tetrahydrofolic acid 생성을억제한다. 설파제와 TMP의복합제 (trimethoprim-sulfamethoxazole, cotrimoxazole) 는엽산합성에단계적으로필요한 2가지효소를각각저해하므로그항균력이상승된다. Cotrimoxazole에내성인세균은대단히흔해졌으나, 현재도몇가지세균은이항균제에감수성이어서지역사회획득 MRSA 감염치료와 HIV 감염환자 의 Pneumocystis jirovecii ( 분류가진균으로바뀌었고, 구명은 P. carinii) 에의한폐렴예방과치료등에사용된다 (1). 세균의엽산합성 SXT의항균작용 감수성세균 내성세균 p-aba p-aba p-aba + 선천 DHPS + 선천 DHPS + 획득 DHPS Pteridine Pteridine Pteridine 설파제로저해됨설파제로저해안됨 Dihydropteroic acid Dihydropteroic acid Dihydropteroic acid Dihydrofolic acid Dihydrofolic acid Dihydrofolic acid 선천 DHFR 선천 DHFR 획득 DHFR TMP로저해됨 TMP로저해안됨 = 증식억제 Tetrahydrofolic acid Tetrahydrofolic acid = 세균증식 = 세균증식 그림 1. 세균증식에필요한염산합성, 감수성세균에대한 cotrimoxazole의항균작용및내성세균의내성기전. 약어는본문참조. 세균의설파제내성기전 설파제에대한세균의내성은세포막투과성의 감소나, 약제유출때문인경우도있으나, 대부분의 기전은 DHPS의유전자인염색체에있는 folp의 돌연변이때문이다 (1). folp가변이되면설파제와 의친화성이낮은 DHPS를만들게되고, 따라서 세균은설파제가있어도증식을한다. 그러나 E. coli 등그람음성간균이 sul 유전자를 얻으면선천성 folp가만드는 DHPS과다른 DHPS를 를만들게된다. sul 유전자가만드는 DHPS는 변이된 folp가만드는 DHPS 보다설파제와의 친화력이더낮아서, 세균이더높은수준의설파제 내성을나타내게된다.

4 표 1. 선천성및획득성 DHPS 및 DHFR 에의한설파제및 trimethoprim 내성 내성및세균내성기전 MIC (μg/ml) 참고문헌 설파제내성 S. aureus 선천성 DHPS 의변이설파제 256->1,024 Hampele 등 (JMB 1997;268:21) N. meningitidis 내성형 folp 수평전이설파제 123 Sköld (DRU 2000;3:155) C. jejuni folp 변이설파제 >256 Sköld (DRU 2000;3:155) E. coli 획득성 sul3 설파제 >1,024 Perreten 과 Boerlin (AAC 2003;47:1169) Trimethoprim 내성 S. aureus 선천성 DfrB 다량생성 TMP <100 Amyes. Towner (JMM 1990;31:1) 획득성 DHFR TMP >512 획득성 DfrG TMP >512 Sekiguchi 등 (AAC 2005;49:3948) 그람음성세균선천성 DHFR 다량생성 TMP Lyon 과 Skurray (MR 1987;51:888) E. coli 획득성 DfrA1 등 TMP 1,024 Lee JC 등 (JAC 2001;47:599) Salmonella 획득성 DfrB6 TMP 550 a Levings 등 (AAC 2006;50:2863) Cotrimoxazole 내성 S. maltophilia 획득성 sul 양성 SXT >32/608 Toleman 등 (EID 2007;13:559) 획득성 sul 음성 SXT 2/38 잡지명약어 : AAC, Antimicrob Agents Chemother; DRU, Drug Resis Update; EID, Emerg Infect Dis; JAC, J Antimicrob Chemother; JMB, J Mol Biol; JMM, J Med Microbiol; MR, Microbiol Rev. a 분리주 8 주중 7 주가감수성이었으나, cloning 한 E. coli 에대한 MIC 는 550 μg/ml 이었음. (1) folp 유전자변이로인한설파제내성설파제는 1935년이후연쇄구균, 포도구균, 임균, 수막구균및폐렴구균감염치료에쓰였고, 또한요로감염과장티푸스치료에이용되었다 (2). Staphylococcus: 염색체성 folp의변이로설파제에내성으로변한 S. aureus와 S. haemolyticus의 DHPS의아미노산서열은 4가지다른형 (pattern) 을보였고, 아미노산은최고 14개까지달랐다 (2). Streptococcus pneumoniae: 임상분리설파제내성균주들에는 folp 염기서열의같은위치에 3 bp 또는 6 bp가추가되어서 ile66-glu67 중 1개또는 2개의아미노산이추가되어있었다. 감수성균주의이위치에는이와같은아미노산추가가없었고, 설파제내성은추가된아미노산때문임이형질전환으로증명되었다 (2). Streptococcus pyogenes: 제 2차세계대전중미군의 S. pyogenes 감염예방과치료에설파제가많이쓰였고, 설파제내성균주가출현하였다. 그후이감염치료에 penicillin을쓰게되었으나, 설파제사용중단수십년뒤에도설파제내성 S. pyogenes 는흔하였다. 설파제내성수준은 MIC가 1 2 μg/ml로낮은균주와 512 1,024 μg/ml로대단히높은균주가있다. 고도내성균주는감수성균주에비하면 folp 유전자가상당히달라서 30개 (11.3%) 의아미노산이달랐다. 아미노산의큰차이는돌연변이축적보다는, 외부에서얻은염기서열과형질 전환에의한재조합때문으로추정되었다. Neisseria meningitidis: 설파제가수막구균감염의예방과치료에 1930년대후반부터널리쓰였다 (2). 근래는이목적에설파제를별로쓰지않으나설파제내성수막구균이흔하다. 설파제내성수막구균의 folp 유전자에는 2가지형이있다. 그한가지는 folp의염기서열이감수성균주와비교할때약 10% 가다르며, 이는돌연변이의축적때문이아니고, 내성형 folp 서열이다른 Neisseria spp. 로부터수평으로전이되었음을뜻한다. 수막구균의설파제내성 2번째형은내성수준이낮고, folp에 6 bp 삽입이없다. 이내성형의 folp 도수평전이에이어서재조합이되었음을뜻한다. 이들내성 DHPS의아미노산을감수성인것과비교하면위치 19가달랐다. 3개아미노산변화 (leu31, ser84 및 cys194) 중 leu31을야생주의것과같은 phe로바꾼바설파제의 MIC가 0.5 mm ( 약 123 μg/ml) 에서 <0.02 mm ( 약 <5 μg/ml) 로낮아졌고, cys194를감수성균주의것과같은 gly로바꾼바 MIC가 0.5 mm ( 약 123 μg/ml) 에서 0.12 mm ( 약 30 μg/ml) 로낮아졌다 (2). Mycobacterium leprae: 나병의치료에는설파제의일종인 dapsone (diaminodiphenylsulfone) 이오래동안쓰여왔다. 나균의 dapsone 내성은 1950년대부터알려졌고, 점차내성률이높아졌다. 나균의 dapsone 내성기전은 folp의 thr53ile, thr53ala 또는 pro55leu 치환때문임이밝혀졌다 (2).

5 Campylobacter jejuni: C. jejuni 임상분리주중에는설파제에내성인것이많다. 이세균의 DHPS는 390개의아미노산으로이루어졌다. 설파제내성인 C. jejuni의 DHPS는 4개의아미노산 (L186F, D238N, N245K 및 F246Y) 이치환되었다. 설파제내성균주는설파제 256 μg/ml이있어도증식하였으며, 감수성균주의 MIC는 16 μg/ml 이었다 (2). Pneumocystis jirovecii: 설파제와 dapsone은 HIV 감염환자의 P. jirovecii로인한폐렴의예방과치료에사용된다. P. jirovecii는 TMP에대한감수성이없다고생각된다. 따라서 cotrimoxazole 투여로설파제내성만생기고, TMP 내성은생기지않는다. P. jirovecii는배양이안되므로, 설파제내성을시험할수없으나, folp의염기서열은밝혀졌다. folp 유전자에는변이가있었고, 변이균주감염은 AIDS 환자의사망률을 3배로높였다 (2). (2) 그람음성간균의획득성설파제내성 E. coli: E. coli의설파제내성은 (i) 염색체성 DHPS 유전자 (folp) 의변이나, (ii) 더흔히는다른 DHPS 유전자인 plasmid성 sul을획득하기때문이다. 돌연변이로설파제에내성으로변한 E. coli는 folp가변이되어있다. 내성균주의 DHPS는설파제친화성이 1/150로감소 (K i 치가 150배 ) 되었다 (2). 설파제내성수준이, 획득성 sul에의한것은 folp의변이로인한것보다높다. Sul 유전자는 sul1와 sul2가먼저알려졌고, 스위스의돼지에서분리된 E. coli의 1/3에서는 sul3가검출되었다 (Perreten과 Boerlin, 2003). sul1은대개 Tn21형 integron에위치하고, sul2 유전자는대개작은 plasmid에위치한다 (2). E. coli를대상으로한연구에서설파제의 MIC가 μg/ml인 184주에서는 sul 유전자가검출되지않았으나, MIC가 512 μg/ml인 1주에서는 suli (sul1) 과 sulii (sul2) 가검출되었다. MIC >2,048 μg/ml인 107주중에서는 sul2 양성이 54주, sul1 양성이 30주, sul1과 sul2 양성이 20주, sul 음성이 3주이었다 (3). sul1 양성인 51주중 49주에서는 class 1 integron이검출되었다. sul1과 sul2 유전자에의한 E. coli의설파제내성은생체내와시험관내에서 E. coli 사이에전이된다. Stenotrophomonas maltophilia: 우리나라에서분리된 S. maltophilia에대한디스크확산법시험에서 cotrimoxazole에내성인 19균주중 13주와, 감수성균주 101주중 15주에서 sul1이검출되었고, sul2 양성인균주는없었다 (4). CLSI의감수성및내성기준 (μg/ml) 은설파제가 256와 512, TMP이 8과 16, TMP/sulfamethoxazole이 2/38과 4/76이다. S. maltophilia도, 다른세균과마찬가지로 sul1 은 class 1 integron의 3 말단에위치한다 (Toleman 등, 2007). 그러나설파제내성 V. cholerae 혈청군 O139에는 sul2가 SXT라는새로운유전인자인 integrative conjugative element group에들어있었다. SXT에위치한 sul2는혼성 (composite) transposon양구조중에있었다. 이들은설파제내성 S. maltophilia에서는처음으로 sul2를검출하였다. 또한설파제내성 S. maltophilia 25주중 17주에서 sul1이들어있는 class 1 integron을, 9주에서 sul2를검출하였다. 2. Trimethoprim 내성세균증식에필요한 nucleotide의전구물질인 tetrahydrofolate를엽산으로부터합성하려면 DHFR 효소의촉매작용이필요함을위에서설명하였다. 항균제인 TMP은엽산과구조가비슷해서경합적으로세균 DHFR의촉매작용을방해하여 tetrahydrofolate 합성을저해한다. TMP이있어도촉매작용을할수있는 DHFR (TMP 내성 DHFR라고함 ) 의유전자를세균이얻으면, 세균은새로운 DHFR를이용해서필요한 tetrahydrofolate를합성하여증식을하며, 내성을나타내게된다. 이를우회 (bypass) 에의한내성이라고한다. (1) 그람음성간균의 DHFR 그람음성간균의 TMP 내성은선천성인염색체성 DHFR의다량생성때문이기도하고, 세균세포막투과성의감소때문이기도하지만 (Serratia, Enterobacter, Klebsiella, Pseudomonas 및 Clostridium), 가장흔한내성기전은 TMP에저해되지않는 DHFR의생성이다 ( 표 2). 그람음성간균의획득성 TMP 내성유전자는 plasmid, transposon 또는 integron 중에있다 ( 그람음성간균의 DfrA1 등은그아미노산수가약 160개이지만, DfrB1 등은 78개로짧고, 이들이 4량체 (tetramer) 를형성한다 (Levings 등, 2006). 그람음성간균의 DHFR은아미노산동일성의차이에따라서현재까지 DfrA1에서 DfrA30까지로, DfrB1에서 DfrB7까지로구별한다. dfrb1 ( 구명 dfriia) 등은 Aeromonas 등의그람음성간균에서보고되었다.

6 Lee JC 등 (5) 은 년에우리나라환자요검체에서분리한 TMP 내성 E. coli 중 27주에서 dfra17, 26주에서 dfra12, 15주에서 dfra1, 4주에서 dfra5, 3주에서 dfra7을검출하였다. dfra17 등이양성인 75주중 70주에는이유전자가 class 1 integron에위치하였고, 나머지 5주중 2주에는 class 2 integron에위치하였다. 표 2. 그람음성간균의 TMP 내성 DHFR a 균종보고된 DfrA와 DfrB의형 E. coli DfrA1, 5, 7-10,13,14,17, 22, 24, 27 Salmonella DfrA3, 19, 21, 23, 25 P. mirabilis DfrA6 K. pneumoniae DfrA1, 5, 7, 8, 12, 14, 17, 30 V. cholerae DfrA12, 15 P. multocida DfrA20 A. baumannii DfrA1, 7, 12 A. johnsonii DfrA28 Aeromonas spp. DfrA1, 5,12,14,16,28; DfrB1, 3, 4, 7 a Kumar 등 (Ann Clin Microbiol Antimicrobial 2011;10:19) 에서인용. 염색체성 DHFR의다량생성으로인한 TMP 내성은그수준이낮고 (MIC μg/ml), 획득성 plasmid성 DHFR 중 DfrA형은내성수준이대단히높다 (MIC >1,000 μg/ml) (Lyon과 Skurray, 1987). DfrB형 DHFR 생성균의내성수준은 DfrA 형생성균보다낮다. Levings 등 (2006) 은동물에서분리한다제내성 Salmonella에서새로운 dfrb6를발견하였는데, 이균주들 8주중 7주가 TMP에감수성이었으나, 감수성균주로부터 cloning한 E. coli에대한 TMP의 MIC는 550 μg/ml로비교적높았다. (2) 그람양성세균의 DHFR DfrB와 DfrC: Staphylococcus의 TMP 내성은염색체성 DHFR 유전자의변이때문이거나, plasmid성 DHFR 유전자의획득때문이다. 호주의다제내성 S. aureus의염색체성 dfrb에의한 TMP 내성수준은 MIC <100 μg/ml이었고, 이는 DfrB의다량생성때문으로추정하였다 (Coughter 등, AAC 1987; 31:1027). 그러나태국과일본에서분리한 MRSA 중 TMP 감수성균주모두에서 dfrb를검출하였고, 그 DfrB는 TMP에저해되므로감수성을보인다고하였다. Kadlec과 Schwarz (AAC 2009;53:776) 는 DfrC가 TMP에의해저해되는 DHFR이고, 이것에서 TMP에내성인 DfrS1형 DHFR이유래됨을추정하였다. S1, DfrA 등 : S. aureus의획득성 TMP 내성이 S1형 DHFR 때문이고, plasmid에있는그유전자를 dfrs1 또는 dfra로불렀으며, S. haemolyticus의 plasmid에있는 S2형 DHFR 유전자를 dfrd로불렀다 (Charpentier와 Courvalin AAC 1997;41: 1134). 그러나현재는 Staphylococcus, L. monocytogenes 등그람양성세균에서보고된 DHFR 은 DfrA에서 DfrD, DfrG, DfrK 등으로, 그유전자를 dfra에서 dfrd, dfrg, dfrk 등으로부른다. 이이름에서특히혼동되는것은비슷한 DHFR 이름인 dfra1 등과 dfrb1이그람음성세균에도있기때문이다. 그람양성세균의 DfrA, DfrB 등은그람음성간균의 DfrA1, DfrB1과는아미노산서열이전혀다르다. S1의아미노산서열은선천성 DHFR과는상동성이 80% 로낮다. 호주분리 TMP 고도내성 (MIC >1,000 μg/ml) MRSA는유전자가 plasmid에위치하였다 (Coughter 등, 1987). 태국분리 MRSA 43주와일본분리 244주중의 1주에대한 TMP의 MIC는 >512 μg/ml이었다. TMP 내성균주의 DHFR을 S3, 그유전자를 dfrg로명명하였다. dfrk 양성인 MRSA 균주에대한 TMP의 MIC는 >256 μg/ml 이었다 (Kadlec과 Schwarz, 2009). [ 참고문헌 : 지면때문에표 1에인용한일부문헌은이곳에싣지않았고, 표에도인용안된일부문헌은본문에만표시하였음. (1) Hevener KE, Yun MK, Qi J, Kerr ID, Babaoglu K, Hurdle JG, Balakrishna K, White SW, Lee RE. Structural studies of pterin-based inhibitors of dihydropteroate synthase. J Med Chem 2010;53:166; (2) Sköld O. Sulfonamide resistance: mechanisms and trends. Drug Resis Update 2000;3:155-60; (3) Kerrn MB, Klemmensen T, Frimodt-Møller N, Espersen F. Susceptibility of Danish Escherichia coli strains isolated from urinary tract infections and bacteraemia, and distribution of sul genes conferring sulphonamide resistance. J Antimicrob Chemother 2002;50:513 6; (4) Song JH, Sung JY, Kwon KC, Park JW, Cho HH, Shin SY, Ko YH, Kim, JM, Shin KS, Koo SH. Analysis of acquired resistance genes in Stenotrophomonas maltophilia. Korean J Lab Med 2010;30: ; (5) Lee JC, Oh JY, Cho JW, Park JC, Kim JM, Seol SY, Cho DT. The prevalence of trimethoprim-resistance-confering dihydrofolate reductase genes in urinary isolates of Escherichia coli in Korea. J Antimicrob Chemother 2001;47: ]

7 MRSA 에항균력이있는새로운 ceftaroline Cephalosporin 제는종류가대단히많으며, 여러 가지세균감염에널리사용된다. 그러나 MRSA 는 시험관내에서 -lactam 제에감수성을보일지라도 penicillin 제는물론모든 cephalosporin 제에내성 으로간주되고있었다. 새로운비경구용광범위 cephalosporin 인 ceftaroline fosamil 은 ceftaroline 의 prodrug 이다. Ceftaroline 은 Staphylococcus 의 PBP 1-4 모두와 결합하고, 또한다른 -lactam 제와달리 MRSA 의 PBP 2a 와친화성이높아서항균력을나타낸다. S. pneumoniae 의 6 가지 PBP 모두와도친화성이있어 항균력을나타내고, Enterobacteriaceae 에대해서도 항균력이있다. Ceftaroline fosamil 은급성세균성피부감염, 지역사회획득세균성폐렴치료제로미국 FDA 가 승인하였다. 이항균제에관한종설 (1, 2) 중, ceftaroline 과비교항균제의 MIC 90 만을요약하여 소개한다. Ceftaroline 는그람양성세균인 MRSA, vancomycin-intermediate S. aureus (VISA, GISA), vancomycin 내성 S. aureus (VRSA), methicillin 내성 coagulase 음성 Staphylococcus 에대해살균성으 로작용한다. 또한 ceftaroline 은 glycopeptide, daptomycin, clindamycin, sulfamethoxazoletrimethoprim 및 linezolid 에내성인 Staphylococ- cus 에대해서도항균력이있다. Ceftaroline 은시험 관내에서 ceftriaxone 과 cefotaxime 등비경구 cephalosporin 에내성인 용혈성 Streptococcus 와 S. pneumoniae 에대해항균력이있다. Ceftaroline 은 vancomycin 내성 E. faecalis 에대해 시험관내항균력을보이지만 E. faecium 에 대해서는항균력이없다. -lactamase 양성 H. influenzae 에대한 ceftaroline 의 MIC 범위는 μg/ml 로보고되었다 (2). Ceftaro- line 은일부 Enterobacteriaceae 에대해서는항균 력이있으나, ESBL 생성또는 AmpC 다량생성 균주및 P. aeruginosa 등대부분의포도당비발효 그람음성간균에대한항균력이없다 (1). 표 1. Ceftaroline의감수성 breakpoint (μg/ml) 세균 피부분리주 지역사회폐렴분리주 S. aureus 1 S. pneumoniae 0.25 S. pyogenes S. agalactiae Enterobacteriaceae H. influenzae 0.12 표 2. 그람양성세균에대한 ceftaroline의 MIC 90 (μg/ml) 세균 ( 시험균주 ) Ceftarolinmycizolid Vanco- Line- MSSA (348) MRSA (92) VISA (20) VRSA (10) 0.50 > Pen R SPN (296) 약어 : SPN, S. pneumoniae. 표 3. 그람음성세균에대한 ceftaroline과 비교항균제의 MIC 90 (μg/ml) 세균 ( 시험균주 ) Ceftarolinzidimaxonpenefloxacin Cefta- Ceftri- Imi- Levo- C. freundii (50) E. cloacae (50) E. coli (345) K. pneumoniae (210) Ceftaroline은혐기성그람양성세균에대해서는 amoxicillin-clavulanate와비슷한수준의항균력 이있으나, Bacteroides fragilis group에대해서는 항균력이없다. MRSA에대한 ceftaroline과 tobramycin의상승 작용에관한연구는적으나, P. aeruginosa에대해 서는 ceftaroline과 amikacin이상승작용을보였다. 이종설에실린감수성 breakpoint는표 1과같 으며, 그람양성과음성세균에대한 MIC 90 을요약하 면표 2, 표3과같다. [ 참고문헌 : (1) Saravolatz LD, Stein GE, Johnson LB. Ceftaroline: a novel cephalosporin with activity against methicillinresistant Staphylococcus aureus. Clin Infect Dis 2011;52: ; (2) Critchley IA, Eckburg PB, Jandourek A, Biek D, Friedland HD, Thye DA. Review of ceftaroline fosamil microbiology: integrated FOCUS studies. J Antimicrob Chemother 2011;66:S45 51]

8 베트남의 recycling farm 에서분리된세균의설파제내성 가축이나양식어류의세균이사람병원균내성의 원인이되는경우가있어서내성대책의대상이된다. 동남아시아국가에서의연구결과를요약한다 (1). 동남아에서는 recycling farm 방식인 VAC (vegetable, aquaculture and cage) system 이경제적이 점때문에 1980 년대부터이용되었다. 이방식은돼 지, 닭등농장배출물을양어장, 채소밭및논에 서이용한다 (1). 이방식에의한집중적인돼지사 육에는항균제가첨가된사료가사용된다. 북베트 남의 VAC 양돈장에서폐수가직접유입되는양어 장 3 곳, 양돈장에서 200 km 떨어진새우양식장 4 곳, 처리안된병원과도시하수가유입되는도시운 하 2 곳의물검체를시험한결과가일본연구자와 공동으로발표되었다. 표 1. 양돈장폐수가유입된양어장물에서분리된그람음성간균에서검출된 sul 유전자 a 세균 RESISTANCE CONTROL 양성균주수 / 시험균주수 sul1 sul2 sul3 Acinetobacter spp. 2/6 4/6 0/7 Aeromonas spp. 2/3 1/1 0/1 Escherichia coli 1/2 Shigella spp. 1/1 Total 7/14 7/12 1/10 a sul 음성균주및 sul1 또는 sul2 가양성이었으나사람에 게비병원성인세균 3 주는생략하였음. sul 유전자양성률은양돈장폐수가유입되는양 어장물에서분리된세균이가장높았다 ( 표 1). 대 부분의 sul 유전자는염색체에위치하였다. ( 주 : Tolman 등은 sul1 양성인 S. maltophila 15 주중 2 주에서만, sul2 양성인 9 주중에서는 7 주에서 plasmid 를검출하였다.) sul 은설파제에내성인 Acinetobacter spp. 에서가장흔히검출되었으며, 이균속이 sul 의주된 reservoir 로추정되었다. [ 참 고문헌 : (1) Hoa PTP, Nonaka L, Viet PH, Suzuki S. Detection of the sul1, sul2, and sul3 genes in sulfonamide-resistant bacteria from wastewater and shrimp ponds of north Vietnam. Sci Total Environ 2008;405:377-84] 파리센강물에서분리된세균의 ESBL 유전자 지표수를오염시킨세균이항균제내성의근원이 될수있음은동남아만의문제는아닌듯하다. 낭만 적인프랑스파리의센강물에서 2009 년 11 월에 분리한 Aeromonas 에서여러 ESBL 이검출되었다 (1). 센강물이접종된 MacConkey agar 에증식된 총세균수는 1.5 x 10 5 CFU/L 이었고, 이중의 2.6% 는 2 μg/ml 의 ceftazidime 을넣은배지에 증식되었다. Ceftazidime 을넣은배지에증식된 73 주중 41 주 (56%) 는 Aeromonas spp. 이었고, 나머 지는대부분이 Pseudomonas spp. 와 Stenotrophomonas maltophilia 이었다. Aeromonas 41 주중 29 주 (71%) 는 ESBL 생성균이었는데, 이들은 A. punctata, A. allosaccharophila, A. veronii 및 A. media 이었다. ESBL 생성 29 균주에서검출된 유전자는 bla VEB-1a (11 주 ), bla SHV-12 (10 주 ), bla PER-1 (3 주 ), bla PER-6 (3 주 ), bla TLA-2 (1 주 ) 및 bla GES-7 (1 주 ) 이었다. 이들의고찰에따르면브라질의호수와중국의 하수에서분리된 ampicillin 내성그람음성간균 대부분에서는 bla TEM-1 유전자가, 스위스의호수에서 분리된 A. media 에서는 PER-1 형 ESBL 이, 또다른 연구에서는 carbapenem 가수분해 Ambler class A -lactamase 인 IMI-2 가 Enterobacter asburiae 에서, BIC-1 가 P. fluorescens 에서검출되었다. 또한 VIM-2 가 Pseudomonas pseudoalcaligenes 에서, OXA-23 가 A. baumannii 에서검출되었다. Kim J 등 (2) 은 년에한강물에서분리 한세균중에서적어도 10 종의항균제에내성인 E. coli 16 주중 10 주에서 CTX-M-14 를, 5 주에서 TEM-52 를, 1 주에서 CMY-1 을검출하였다. 이들 균주에서검출된 class 1 integron 들은한국의 돼지등및사람분리 E. coli 에서검출된것과같은 형이어서강물이내성유전자의근원이될수있다 고하였다. [ 참고문헌 : (1) Girlich D, Poirel L, Nordmann P. Diversity of clavulanic acid-inhibited extended-spectrum β-lactamases in Aeromonas spp. from the Seine River, Paris, France. Antimicrob Agents Chemother 2011;55: ; (2) Kim J, Kang HY, Lee Y. The identification of CTX-M-14, TEM-52, and CMY-1 enzymes in Escherichia coli isolated from the Han River in Korea. J Microbiol 2008;46:478 81]

9 nn nn nn n nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 항균제감수성 breakpoint 의설정 과거에는다른요인은고려하지않고, 내성을 얻지않은야생주가보이는억제대보다임상분리 주의억제대가작으면내성으로판단했던때가있었 다 ( 그림 1). 그러나환자치료효과에는여러요인 이영향을미침이알려졌고, breakpoint 설정이나 개정에는 (i) 세균의시험관내감수성, (ii) 시험동물 치료효과및 (iii) 임상효과의연구가필요하게 되었다 (1, 2). 시간의존성이고, post antibiotic effect (PAE) 가거의없으므로, MIC 이상인기간 (time above the MIC, %T>MIC) 이길어야효과가크다. (ii) Macrolide 등도시간의존성인데, PAE가길므로, 24시간의곡선아래면적 (AUC) 과 MIC의비율 (AUC 24/MIC) 이커야효과가크다. AUC는 area under the plasma concentration이다. (iii) Aminoglycoside 등은농도의존성 (concentration dependent) 이고, PAE가길어서 plasma 내최고농도와 MIC의비율 (AUC/MIC 또는 C max/mic) 이커야효과가크다. 이들모두의계산에는 MIC치가관여된다. 단백질과결합된항균제는항균력을나타내지못하므로 PK/PD 지표를 BP 설정에이용할때는단백질결합비율을반영해야한다. 그림 1. 배지중앙에는시험 세균을, 아래와위쪽에는대조 세균을접종하고, 디스크법으로감수성을시험하고비교하여판독한영국방법이있었다. 시험관내감수성 : 항균제의항균력수준은시험관내에서정확히시험할수있다. 항균력을시험하기위해서, 항균제가여러 2배수농도로들은배지에세균을접종하고배양하면세균증식을억제하는항균제의최소농도, 즉 MIC (μg/ml) 를알수있다. 액체배지를사용한시험에서는증식이없는시험관에서계대배양하면그항균제가정균성인지살균성인지알수있다. 세균의내성수준 ( 항균제의 MIC) 에따른임상효과는많이연구되었으나, 내성수준이외의인자의영향을알아야임상효과를예측할수있다. 시험동물모델 : 항균제의약동학 ( 藥動學, pharmacokinetics) 은약제투여후시간에따른감염부위의항균제농도에대한연구, 약역학 ( 藥力學, pharmacodynamics) 은항균제의농도와항균효과의관계에대한연구로요약할수있다. 시험동물을이용한치료효과연구에는 PK/PD의이해가필요하다. 항균제의유효성을예측하기위한시험동물로는호중구감소생쥐의대퇴 (thigh) 모델및폐렴모델등이쓰이기시작하였다. 항균제의종류에따라서그유효성을예측하는 PK/PD 지표에는 3가지가있다. (i) -lactam제는 항균제농도 C max AUC/MIC nnnn C max/mic T>MIC AUC MIC 시간그림 2. 항균제종류에따른유효성판단 3가지지표, T>MIC, AUC/MIC 및 C max/mic. 임상연구 : 시험관내결과나동물시험결과가사람에서도같은지확인하려면임상시험이필요하지만윤리적이아니어서시행할수없다. 따라서동물시험결과가이용될수밖에없다. PK/PD 지표가감염중인환자와정상인은다르므로, PK/PD 자료를근거로 BP를추정할때는이들변수도포함시켜야한다. 이를위한방법이 Monte Carlo simulation이다. Monte Carlo simulation은표준 ( 소수의 ) PK/PD 자료에서얻은평균치, 표준편차등을써서, 다수환자에서의효과를예측하는통계방법이다. [ 참고문헌 : (1) 이동건, 신현호. 항생제의약동학 / 약역학 : 기본개념및임상응용. Infect Chemother 2008;40:140-7; (2) Turnidge J, Paterson DL. Setting and revising antibacterial susceptibility breakpoints. Clin Microbiol Rev 2007;20: ]

10 3 가지 carbapenemase 를가진 A. baumannii 를중국에서분리 중국에서분리되는세균중에서 carbapenem 에 가장흔히내성인균종은 A. baumannii 이다. 중국 에서분리된 122 주의 carbapenem 내성 A. baumannii 균주중 115 주 (94.2%) 에서 OXA-23 형 carbapenemase 가, 66 주 (54.0%) 에서 IMP 형 metallo- -lactamase (MBL) 가검출되었음이보고 되었다 (1). 놀라운사실은다른나라에서 Enterobacteriaceae 균종사이에퍼지고있는 NDM-1 형 MBL 이 1 주에서발견된것이다. 이 1 주는또한 OXA-23 과 MBL 인 IMP 형도양성 이었고, 모든 -lactam 제에내성이었다. 그러나, amikacin, ciprofloxacin, 및 polymyxin B 에는 감수성이었다. [ 참고문헌 : (1) Chen Z, Qiu S, Wang Y, Wang Y, Liu S, Wang Z, Du XY, Wang L, Guo J, Wang Z, Liu N, Yuan J, Song H, Huang L. Coexistence of bla NDM-1 with the prevalent bla OXA23 and bla IMP in pan-drug resistant Acinetobacter baumannii isolates in China. Clin Infect Dis 2011;52:692-3] Acinetobacter 균종에따른 항균제감수성 임상검체에서분리되는 Acinetobacter bauman- nii 의균종을표현형으로정확히감별하기는어려움 이잘알려져있다. 유전적방법에의한균종 동정이이용됨에따라서 Acinetobacter spp. 의 병원성과감수성을구별할수있게되었다. 균종과 감수성률은세균분리지역과시기에따라서달라질 수있다대만에서분리한균주를 16S-23S ribosomal RNA intergenic-spacer sequencing 으로동정한균종과항균제감수성의관계가 다음과같이보고되었다 (1). 135 명의환자 균혈증에서분리된 Acinetobacter 중 87 주 (64.4%) 는 A. baumannii, 36 주 (26.7%) 는 Genosp. 13TU, 12 주 (8.9%) 는 Genosp. 3 이었다. A. baumannii 는 genosp. 13TU 나, genosp. 3 보다 감수성비율이더낮았으나 colistin 에는모두가 감수성이었다. A. baumannii 감염환자는사망률이 더높았다. [ 참고문헌 : (1) Chuang YC, Sheng WH, Li SY, Lin YC, Wang JT, Chen YC, Chang SC. Influence of genospecies of Acinetobacter baumannii complex on clinical outcomes of patients with Acinetobacter bacteremia. Clin Infect Dis 2011;52:352-60] 표 1. Acinetobacter spp. 의감수성율 (%) Antimicrobial agents ABA (n = 87) GS. 13TU (n = 36) GS. 3 (n = 12) Ciprofloxacin Amikacin Imipenem Sulbactam Tigecycline Colistin 약어 : ABA, A. baumannii; GS., genospecies. Stenotrophomonas maltophilia 의 cotrimoxazole 내성 S. maltophilia 와지역사회획득 MRSA 감염의치 료에권장되고있는 trimethoprim-sulfamethoxazole (cotrimoxazole) 에대한내성빈도와내성기전에관해물 은분께다음회신을드립니다. S. maltophilia 는선천적으로 carbapenemase 를생성 하므로거의모든 -lactam 제에자연내성이고, 또한다 른여러항균제에자연내성이므로 CLSI (2011) 는단지 cotrimoxazole 등 6 가지항균제에대해서만감수성을시 험하도록권장하고있습니다. 세브란스병원 2010 년자료 에의하면 S. maltophilia 552 주중의 7% 가 cotrimoxazole 에내성이었습니다. 내성률이 minocycline 에대 해서는더낮아서 <1% 이었지만 levofloxacin에대해서는좀더높아서 10% 이었습니다. 지역사회획득 MRSA는대부분이 cotrimoxazole에감수성이므로이항균제를치료에사용토록권장하고있지만우리나라에서분리되는 MRSA 중에는병원획득형인 MRSA가많습니다. 그럼에도불구하고, S. aureus 1,758주중 methicillin에는 58% 가내성이었으나 cotrimoxazole에는 4% 만이내성이었습니다. 외국에서는지역사회획득 MRSA 중의일부가 trimethoprim에내성인 S1형 dihydrofolate reductase (DHFR) 를가지고있어서 cotrimoazole로치료되지않을수있다고합니다 (1). Sulfonamide와 trimethoprime에대한내성기전은 Review Digest에서설명들입니다. [ 참고문헌 : (1) Heaslet H, Harris M, Fahnoe K, Sarver R, Putz H, Chang J, Subramanyam C, Barreiro G, Miller JR. Structural comparison of chromosomal and exogenous dihydrofolate reductase from Staphylococcus aureus in complex with the potent inhibitor trimethoprim. Proteins 2009;76:706 17]