대한임상병리학회지 : 제 19 권제 1 호 1999 Korean J Clin Pathol 1999; 19: 임상미생물학 장구균의간략동정법개발 어영 장인호 윤갑준 연세대학교원주의과대학임상병리과학교실 Development of Simple Identificati

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632 Korean J Lab Med 2010;30:631-6 있어서는장내집락화의유무를조기에검출하여사람간의전파방지및격리를해야한다. 그러므로대변에서의 VRE 선별검사는 VRE의조기검출을위한여러가지선별배지를이용하는것과최근에신속증균 PCR법을사용하는방법등이소개되고있다 [1,

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대한임상병리학회지 : 제 19 권제 1 호 1999 Korean J Clin Pathol 1999; 19: 57-61 임상미생물학 장구균의간략동정법개발 어영 장인호 윤갑준 연세대학교원주의과대학임상병리과학교실 Development of Simple Identification Method of Enterococci Young Uh, M.D., In Ho Jang, M.S., and Kap Jun Yoon, M.D. Department of Clinical Pathology, Yonsei University Wonju College of Medicine, Wonju, Korea Background : The selection of identification (ID) system of enterococci depends mainly on the accuracy of ID system, cost of operation and convenience of testing. Commercial ID kits are easy to use but too expensive. The aim of the study was to develop a simple system for the identification of species of enterococci which are frequently isolated from clinical specimens. Methods : Eight conventional biochemical tests selected for the simple ID method were hemolysis pattern, NaCl-esculin hydrolysis, tellurite tolerance, arginine dihydrolase, acid from arabinose, raffinose and methyl- -D-glucopyranoside, and pigment production. Ninety one consecutive strains of enterococci from clinical specimens isolated during the period of April 1988 were tested by the simple ID method, and API rapid ID 32 STREP. Results : Simple ID method with 15 ID codes was established to identify 13 species of enterococci. Among the 91 isolates tested, 88 (96.7%) were identified to the species level of enterococci by simple ID method. Conclusions : The simplified conventional ID method is simple, reliable and economical. Further modification may improve the accuracy of the enterococcal species identification system. (Korean J Clin Pathol 1999; 19: 57-61) Key words : Enterococci, Simplified biochemical test, Identification 서론 세균동정은임상미생물검사실의가장중요한업무중의하나이다. 세균동정방법은상품화된제품을이용한것과전통적인것이있는데상품화된동정제품은술식이간단하고빠른결과를얻을수있으나제품의가격이비싸며제품에따라서는일부균종의동정을못하는경우가있다. 더욱이장구균은균종간생화학성상이유사한경우가많고새로이분류된균종에대한동정데이터베이스가없거나부실한경우에는동정력이낮은단점이 접수 : 1998 년 6 월 3 일접수번호 : KJCP1171 수정본접수 : 1998 년 9 월 10 일교신저자 : 어영우 220-701 강원도원주시일산동 162 원주기독병원임상병리과전화 : 0371-741-1593, Fax: 0371-731-0506 있으므로 [1. 2], Facklam과 Collins[3] 의전통적동정법또는이를변형한방법 [4] 을사용하는검사실이많다. 그러나전통적방법에의한동정법은생화학시험종목수가많기때문에일반검사실에서통상적으로사용하기에는어려움이있다. 국내의정등 [5] 은임상검체에서분리되는장구균은대부분이 Enterococcus faecalis이고, E. faecium이두번째로분리되며이두균종은동정이비교적쉽기때문에 1차시험으로 bile esculin azide agar, Streptococcus faecalis agar, mannitol 시험과 tellurite 내성시험을시행한후모두양성이면 E. faecalis로동정하고, tellurite만음성이면 arginine dihydrolase, arabinose, motility, raffinose, lactose 및 pigment 시험을 2차로시험하는간이동정법을고안하였다. 그러나이러한간이동정법은 E. faecalis가아닐경우에는동정결과보고가하루이상지연될가능성이있고균종별생화학반응 57

58 어영 장인호 윤갑준 을완전히외우지않는한성상시험표나동정표에맞추어보아야하는번거로움이있으며, 생화학적시험이 100% 양성이거나 100% 음성이아닌경우가많으므로판단이어려울때가있다. 그러므로임상검체에서분리되는대부분의장구균을최소한의생화학적시험으로구성된간략동정법을프로그램으로구축하여이용한다면전통적시험법의문제점을보완할수있을것으로생각되어본연구를시행하였다. 재료및방법장구균간략동정법에사용할생화학시험을선택하기위하여혈액한천배지에서의용혈양상, NaCl-esculin 가수분해시험 [6], bile-esculin 가수분해시험, 6.5% NaCl 내성시험, 0.04% tellurite 내성시험, arginine dihydrolase, arabinose, raffinose 및 methyl- -D-glucopyranoside 산생성시험, 운동성시험, pigment 생성시험및 kirromycin 디스크감수성시험을시행하였다. 혈액한천배지에서의용혈성시험은 5% 면양혈액과사람혈액을사용하였다. NaCl-esculin 가수분해시험 [6] 은 1리터의멸균증류수에 esculin (Sigma Chemical Company, St. Louis, Mo., USA) 2.0 g, ferric ammonium citrate 0.5 g, NaCl 50.0 g, K2HPO4 0.4 g 및 KH2PO4 0.1 g을첨가하여배지의 ph를 5.6 으로맞추어제조한후시험할집락 6-10개를접종하였다. Bileesculin 가수분해시험, 6.5% NaCl 내성시험, 0.04% tellurite 시험, arginine dihydrolase, arabinose, raffinose 시험을위한배지는정등 [7] 의방법대로시행하였다. Methyl- -D-glucopyranoside 시험 [8] 을위한배지제조는 phenol red broth base (Difco, Detroit, Mich. USA) 성분으로제조한배지에 methyl- -D-glucopyranoside (Sigma Chemical Company, St. Louis, Mo., USA) 를멸균증류수에녹여 filter로멸균한용액을 1% 농도로첨가한뒤시험관에 2 ml씩분주하였다. 운동성시험은 1리터의멸균증류수에운동성배지 (Difco) 16 g, nutrient broth powder (Difco) 4 g과 NaCl 1 g을첨가한 modified Difco motility 배지에집락을접종한후 30 에서배양하였다. Pigment 시험은 5% 혈액한천배지에서 24시간증식된집락을면봉으로긁어서노랑이면양성으로판독하였다. Kirromycin 디스크감수성시험은 Miele 등 [9] 의방법대로시행하였으며디스크제조는 kirromycin (Sigma) 을 dimethyl sulfoxide 용제로녹인후멸균증류수로희석한용액을 6 mm의 filter paper disk에 30 L를넣어디스크에 100 g 의 kirromycin이함유되도록제조한다음 35 배양기에서 3시간동안말린뒤시험하기전까지은박지에싸서보관하였으며, 디스크감수성시험은 NCCLS의권장방법대로시행하였고억제대가형성되면감수성으로판독하였다. 모든동정시험은 24시간배양후에판독하였다. 장구균의균종별생화학반응결과의입력과동정은장구균동정프로그램을이용하였다. 장구균의동정프로그램은 8가지의전통적생화학시험결과를 마우스나자판키로양성은 +, 음성은 -로입력한후동정확인란을누르면균종명이확인되도록화면을구성하였고, 이를프로그램으로처리하기위하여양성결과는 1, 음성은 0으로전환한후시험순서대로 3개씩묶어 0-7까지의 1자리숫자로바꾸어모두 3 자리의숫자로된균종별동정코드목록 (bionumber code book) 을작성하였다. 장구균의균종별동정코드목록은 Carvalho 등 [10] 의장구균동정반응결과를토대로하였으며동정코드목록에포함시킬대상균종 ( 코드 ) 은 E. avium (221), E. malodoratus (240), E. raffinosus (261), E. pseudoavium (201), E. faecalis (610, 710), E. faecium (230, 270), E. casseliflavus (273), E. mundtii (272), E. gallinarum (271), E. hirae/ durans (210), E. hirae (250), E. dispar (251) 및 E. sulfureus (243) 였다. 장구균의간략동정법을평가하기위하여 1998년 4월중에연속하여분리된장구균 91주를대상으로전통적생화학시험과상품화된 API rapid ID 32 STREP (ATB system, biomerieux, France) 을동시에실시하였으며 APB rapid ID 32 STREP의최종동정명은 %ID가 90% 이상인균종으로정하였다. 결과 91주의장구균중간략동정법에의한균동정률은 96.7% 였으며균종별로는 E. faecalis와 E. faecium이 49주 (53.8%) 와 35주 (38.5%) 로서전체분리주의 92.3% 를차지하였고 E. durans/hirae는 4주 (4.4%) 가분리되었으며 3주 (3.3%) 는동정할수없었다. 5% 면양혈액한천배지에서 24시간배양후용혈성을보인균주는없었으며, 5% 사람혈액한천배지에서 E. faecalis 중 49.0% (24/49) 가용혈성을보였고, 다른균주중용혈성인 Table 1. Result of identification of 91 enterococci isolates from clinical specimen by simplified identification method Patterns of biochemical reactions Conventional method HHB N-E TEL ADH ARA RAF MAG PIG Code Species No. (%) - + + + - - - - 610 EFA 25 (27.5) + + + + - - - - 710 EFA 24 (26.4) - + - + + + - - 270 EFM 20 (21.9) - + - + + - - - 230 EFM 15 (16.5) - + - + - - - - 210 EHD 4 (4.4) - + - - - - - - 200 NI 1 (1.1) - + - - + + - - 260 NI 1 (1.1) - + - - - - - + 202 NI 1 (1.1) Abbreviations: HHB, hemolysis on 5% human blood agar plate; N-E, NaCl-esculin hydrolysis test; TEL, 0.04% tellurite tolerance test; ADH, arginine dihydrolase; ARA, arabinose; RAF, raffinose; MAC, methyl- - D-glucopyranoside; PIG, pigment; +, positive reaction or -hemolysis;, negative reaction or non- -hemolysis; EFA, Enterococcus faecalis; EFM, E. faecium; EHD, E. hirae/durans; NI, not identified.

장구균의간략동정법개발 59 Table 2. Result of kirromycin disk susceptibility test of 77 enterococcal isolates Identification by simplified test (No. of isolates) No. of isolates with inhibition zone diameter (mm) 6 20 21 22 23 24 25 27 Enterococcus faecium (35) 1 2 8 7 15 1 1 Enterococcus faecalis (35) 35 Enterococcus hirae/durans (4) 1 2 1 Not identified enterococci (3) 1 1 1 Table 3. Comparison of simplified test with API rapid ID 32 STREP system for the identification of enterococcal isolates Identification by No. (%) of isolates with API rapid ID 32 STREP simplified test EFA EFM ECA EHI EDU NI* Total EFA 48(98) 1 (2) 49 EFM 12 (34) 12 (34) 11 (32) 35 EHD 1 (25) 2(50) 1(25) 4 NI 2(67) 1(33) 3 Total No. (%) 49(53.8) 12(13.2) 14(15.4) 4(4.4) 1(1.1) 11(12.1) 91(100) *Identification by lower than 90% probability by API rapid ID 32 STREP; Susceptible to kirromycin; One isolate was resistant to kirromycin; All of 23 isolates were susceptible to kirromycin; Resistant to kirromycin. Abbreviations: ECA, E. casseliflavus, EHI, E. hirae; EDU, E. durans; others, see table 1. 균주는없었다. E. faecium 중 raffinose 양성인균주는 57.1% 였다 (Table 1). 간략동정법에의해 E. faecium으로동정된 35주중 kirromycin 감수성시험에서 1균주가내성이었으며, 나머지 34 균주는 20-27 mm의억제대분포를보였다 (Table 2). API rapid ID 32 STREP과간략동정법의동정일치율은 69.2%(63/91) 였다. 간략동정법에의해 E. faecalis로동정된 49 주중 48주가 API rapid ID 32 STREP으로는 E. faecalis로동정되어 98.0% 의동정일치율이었고, 두방법간에불일치를보인 1주는 kirromycin 감수성이었다. 간략동정법에서 E. faecium으로동정된 35주중 12주만이 API rapid ID 32 STREP 의해서는 E. faecium으로동정되었고이중 1주는 kirromycin 내성이었으며, 두방법간에불일치를보인 23주는모두 kirromycin 감수성이었다. 간략동정법에의해 E. hirae/durans로동정된 4주중 3주는 API rapid ID 32 STREP으로는 E. hirae와 E. durans였고 1주는 E. faecalis로서 kirromycin 내성이었다 (Table 3). 91주는모두운동성과 Methyl- -D-glucopyranoside 시험에서음성이었다. 장구균의확정동정명을 kirromycin 감수성시험을포함한 9개 의생화학시험을기준으로하고, 9개의시험에서동정이안되는경우는 API rapid ID 32 STREP의동정명으로정하면, 8개의시험으로구성된장구균의간략동정법은 E. faecalis 49주중 48 주, E. faecium 35주모두, E. hirae/durans는 3주를각각동정하여동정정확도는 94.5% (86/91) 였다. 고찰장구균은최근들어각종임상검체에서의분리율이급격히증가되어미국의경우원내감염에서분리되는균종중 4번째를차지하게되었음이보고되었고 [11] 이러한경향은우리나라에서도마찬가지이다 [12]. 장구균은 aminoglycoside, lincosamide에선천적 (intrinsic) 내성을나타내며 penicillin과 cephalosporin에는상대적으로최소억제농도가높고 sulfonamide에대한치료효과가없기때문에항균제선택폭이매우적은균종이며, 균종에따라약제별내성비율과양상이다르다 [13]. 그러므로장구균의정확한종동정은환자의항균제치료방침을결정하는데도움을줄수있으며역학조사에도이용될수있다. 장구균은 1970년대까지는연쇄구균으로분류하였으나 1984년이후 16S rrna의연관성에따라장구균으로분류되었으며현재까지 E. solitarius와 E. seriolicida를제외하면 17균종이포함되어있다 [14]. 장구균을장구균이외의 catalase 음성그람양성구균과감별할수있는단일검사는없으나 6.5% NaCl 액체배지, bile esculin 가수분해, pyrrolidonyl- -naphtylamide 시험에서양성이면장구균으로동정할수있으며 [13, 14], 종동정을위해서는 10가지정도의전통적인생화학시험을추가로시행하거나상품화된동정제품또는각장구균에특이한시발체를이용한 polymerase chain reaction 법 [15, 16] 을사용하면가능하다. 본연구의목적은첫째로는임상검체에서분리되는장구균을최소한의생화학시험으로정확히동정할수있는동정시스템을구축하고자함이며둘째로는한국인에서분리되는장구균에대한동정반응자료를얻기위함이다. 저자등은첫번째목적을위하여먼저장구균을정확히감별할수있는판별력이높은동정시험들을추린후각동정시험의판독과배지제조방법의난이도를고려하여생화학시험종목을선정하였다. 장구균의동정을위한생화학시험종목은 Carvalho 등 [10] 과 Facklam과 Sahm[14] 의결과를토대로하되, 균종별감별력이높은시험종목들을골랐다. 생화학동정시험목록에 5% 혈액한천배지를추가한이유는장구균은균종에따라용혈성양상이다를뿐만아니라 pigment 시험을동시에시행할수있으며일차배양배지로통상적으로사용하는배지이므로검사경비를줄일수있기때문이었다. 장구균은사람, 토끼및말혈액배지에서는용혈성을일으킬수있으나면양혈액에서는용혈성이없다. Facklam[17] 에의하면토끼혈액한천배지에서 E. faecalis의 17% 가용혈성이었고 E. faecium과 E. durans는용혈성이없었으며, Libertin 등 [18] 에의하면 E. faecalis의 20% 가말혈액에서용혈성이었으며이러한용혈성은병원성과밀접한관계가있음을보고하였다. 사람혈

60 어영 장인호 윤갑준 액한천배지를이용한본연구에서는 E. faecalis 중용혈을보인균주의비율은 49% 로매우높아서 E. faecalis를다른장구균과감별동정하는데유용한특성으로생각되었다. 장구균의 pigment 생성은 1주만이사람혈액과면양혈액모두에서양성이었으며 90균주는면양혈액과사람혈액에서모두음성이었다. Pigment 생성시험은면양혈액에서시험할것을권장하고있으나사람혈액을사용하여도가능할것으로생각되었다. 장구균의균속동정을위한선별검사로서 6.5% NaCl 내성시험, bile-esculin 시험, NaCl-esculin 가수분해시험을동시에시행하였는데 91주모두 3가지시험에서양성이었다. NaCl-esculin 가수분해시험 [6] 은한개의시험관에서 bile esculin 가수분해와식염수내성시험을동시에하며, 결과판독이 2시간내에가능하므로장구균의신속선별과동정에매우유용한방법으로생각되어동정시험목록에포함시켰다. 운동성시험은판독이주관적일수있고배양온도가 30 이며일부균주는 48시간까지배양해야하므로 [19] 검사업무가복잡해지는경향이있다. 또한전통적인동정법에서운동성음성인비정형 E. casseliflavus와 E. gallinarum 균주는각각 E. mundtii 와 E. faecium으로동정된다. 이에운동성시험을대체할수있는검사로 methyl- -D-glucopyranoside 시험을평가하였다. Methyl- -D-glucopyranoside 당분해시험 [8, 10] 은 E. casseliflavus, E. gallinarum, E. flavescens, E. dispar 등은양성이며, E. faecalis, E. faecium, E. mundtii, E. durans, E. hirae 등은음성이므로생화학성상이유사한장구균의감별동정에유용하며, 배지의색변화를관찰하기때문에판독이쉽고 24시간내에결과를얻을수있는장점이있다. Kirromycin은 elfamycin에속하는항생제로서치료제로는쓰이지않으나 E. faecium, E. durans, E. hirae, E. malodoratus 및 E. mundtii는감수성이고그이외의장구균은내성이므로장구균의감별동정, 특히비정형적인생화학양상을보이는장구균의감별에유용하다 [9, 10]. 본연구에서도 kirromycin 디스크감수성시험은장구균의감별동정에매우유용한검사임을알수있었으나약제의가격이너무비싸므로동정목록에서제외하였다. 앞으로적은용량의 kirromycin으로장구균을감별할수있는액체배지법을고안하여사용하는것이바람직할것으로생각되었다. 결과도표에는표시하지않았으나 methyl- -D-glucopyranoside 당분해시험과 kirromycin 감수성시험의장구균에대한균종별반응양상을확인하기위하여운동성과 pigment 생성이양성이었던 5균주 ( 신촌세브란스병원 1주, 강남성심병원 4주 ) 를대상으로시험한결과 5주모두 methyl- -D-glucopyranoside 당분해시험에서양성이었고 kirromycin에는내성이었다. 본연구에서의결과를토대로장구균의최종동정시험목록은사람혈액한천배지에서의용혈성과 pigment 생성, NaCl-esculin 가수분해, tellurite 내성, arginine dihydrolase, arabinose와 raffinose에서의산생성및 methyl- -D-glucopyranoside 시험의 8가지를선택하였다. 이동정시스템은 E. cecorum, E. columbae 및 E. saccharoliticus를동정할수없으며 E. casseliflavus와 E. flavescens를감별할수없다. 그러나 E. cecorum, E. columbae, E. saccharoliticus 및 E. flavescens는사람에서분리되는경우가거의없기때문에 [14] 병원검사실에서사용하는데는문제가없을것으로생각된다. E. faecium은장구균중생화학적표현형이가장다양한균종이다 [20]. 전형적인 E. faecium은 mannitol과 arabinose를이용하여산을생성하고 glycerol, raffinose, sorbitol에서는산생성이없지만, 가축에서분리되는균주는대부분이 raffinose에양성을나타내며 [21], 임상검체에서도다양한생화학적성상을보이는부정형 E. faecium이분리된다 [10, 20]. Teixeira 등 [20] 은 mannitol, glycerol, raffinose, sorbitol 및 vancomycin 감수성양상에따라 E. faecium을 10가지의표현형으로분류하였는데이중 6가지의표현형은 raffinose 양성임을보고하였다. 본연구에서 E. faecium의분리율은 38.5% 로서다른보고자에비해높았고, 특히 raffinose 양성인균주의비율이높았는데, 이러한특성을갖는균주들의대부분은 API rapid ID 32 STREP에의해서는 E. casseliflavus 또는동정확률이 90% 이하인균종으로동정되었다. 요약배경 : 세균동정법을선택함에있어고려해야할중요한사항은검사법의동정정확도, 검사경비및사용의편리성이다. 상품화된동정법은사용하기는편리하나가격이비싼단점이있다. 이에임상검체에서흔히분리되는장구균의동정을위한간략동정법을개발하기위하여본연구를시행하였다. 방법 : 1998년 4월중에임상검체에서연속하여분리된 91주의장구균을대상으로간략동정법과 API rapid ID 32 STREP을동시에시행하였다. 장구균의간략동정법을위한전통적생화학시험은용혈성, NaCl-esculin 가수분해, tellurite 내성, arginine dihydrolase, arabinose와 raffinose에서의산생성, methyl- -Dglucopyranoside 및 pigment 생성시험을선택하였다. 결과 : 장구균의간략동정법은 15개의동정코드로구성되었고 13종류의장구균을동정할수있었다. 본연구에서간략동정법은 91주의장구균중 88주 (98.7%) 를균종수준까지동정할수있었다. 결론 : 본연구에서고안한장구균의간략동정법은간편하며동정률이비교적높고비용이적게든다고생각되었으며앞으로동정비율과정확도를높이기위한보완작업후에는더유용한방법이될것이라는결론을얻었다. 참고문헌 1. Ruoff KL, de la Meza L, Murtagh MJ, Spargo JD, Ferraro MJ. Species identities of enterococci isolated from clinical specimens. J Clin

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