February 2007 Vol. 15 No. 1 Ser. No. 56 Quarterly ISSN 1226-1734 www.whonet.org WHO Network on Antimicrobial Resistance Monitoring: Korean Focal Point and Core Laboratory FOCAL POINT DATA Antimicrobial resistance of clinical isolates of bacteria in 2006 Antimicrobial resistance of bacteria isolated at a tertiarycare hospital in Seoul, Korea in 2006 are shown in Table 1-3. The susceptibility was tested by the CLSI disk diffusion method and the resistance rates did not include intermediate categories. Resistance rates, including all isolates and including only the first isolate from a patient, are shown for each antimicrobial-organism combinations. The trends of resistance of important pathogens (Fig. 1) show that the proportions of ampicillin-resistant E. faecium, penicillin-nonsusceptible S. pneumoniae and methicillin-resistant S. aureus remained highly prevalent, and those of imipenem-resistant P. aeruginosa and vancomycin-resistant E. faecium increased during the past several years, but penicillinase-producing N. gonorrhoeae decreased significantly since 1999. The resistance rates of Enterobacteriaceae, staphylococci and enterococci were not significantly different from those in 2005. Imipenem resistance in 2006 decreased by 14% for A. baumannii, but remained similar for P. aeruginosa. % Resistance 100 96 96 97 97 93 96 96 95 90 84 81 84 84 80 77 77 76 74 75 74 71 72 71 71 70 75 73 70 68 70 70 70 70 68 63 60 63 55 55 55 54 56 52 51 54 50 50 52 46 46 43 45 45 47 47 43 44 40 38 39 34 34 35 37 40 32 33 33 33 36 29 34 30 26 27 29 28 28 23 23 25 19 19 20 18 18 20 20 18 21 17 15 19 17 17 15 11 12 12 15 10 8 12 6 10 11 4 5 9 10 10 6 1 0 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2003 2004 2005 2006 AMP R EFM a PEN NS SPN MET R SAU PIP R PAE VAN R EFM Bla + HIN FQU R ECO IMP R PAE CTX R KPN CAZ R PAE PPNG FOX R ECO Fig. 1. Trend of antimicrobial resistance of important pathogens a AMP R EFM, ampicillin-resistant E. faecium; PEN NS SPN, penicillin-nonsusceptible S. pneumoniae; MET R SAU, methicillin-resistant S. aureus; PIP R PAE, piperacillin-resistant P. aeruginosa; VAN R EFM, vancomycin-resistant E.faecium. Bla + HIN, β-lactamase-producing H. infl uenzae; FQU R ECO, fluoroquinolone-resistant E. coli; IMP R PAE, imipenemresistant P. aeruginosa; CTX R KPN, cefotaxime-resistant K. pneumoniae; CAZ R PAE, ceftazidime-resistant P. aeruginosa; PPNG, penicillinase-producing N. gonorrhoeae; FOX R ECO, cefoxitin-resistant E. coli. 발행인 : 이경원편집인 : 용동은편집위원 : 김동수, 김성규, 김준명, 배직현, 오희복, 염종화, 정윤섭, 조동택 발행처 : 세브란스병원진단검사의학과, 세균내성연구소 서울서대문구신촌동 134 TEL: 02) 2228-2446 FAX: 02) 313-0908
Table 1. Antimicrobial resistance rates (%) of frequently isolated gram-negative bacilli in 2006 a Antimicrobial ECO KPN KOX CFR ECL EAE SMA PMI PVU MMO PST ACI SMP agent (3893/2737) b (2320/1397) (353/306) (468/364) (808/613) (438/302) (504/308) (216/162) (123/92) (301/240) (44/30) (1730/847) (982/534) Ampicillin 71/67 99/99 99/99 97/96 96/96 99/99 99/98 c 51/48 97/96 98/98 93/90 96/94 98/97 Ampicillin-sulbactam 25/21 42/27 18/15 49/46 64/61 54/46 93/90 4/4 9/6 58/55 48/47 45/29 91/90 Piperacillin 61/57 52/37 25/22 52/48 43/37 46/37 48/36 16/12 11/8 25/20 25/20 67/51 76/73 Piperacillin-tazobactam 2/2 17/10 9/6 16/16 16/13 22/16 4/1 0/0 2/3 1/1 0/0 56/37 45/36 Cephalothin 43/37 49/33 25/23 99/99 98/98 98/99 100/100 24/18 96/94 98/98 77/73 100/100 100/100 Cefotaxime 13/9 d 19/12 d 3/3 d 35/32 26/22 29/22 20/15 4/4 d 3/2 3/2 23/17 66/49 82/81 Ceftazidime 6/4 d 33/21 d 2/2 d 36/34 33/28 33/26 13/10 0.5/1 d 1/0 14/9 0/0 64/46 38/34 Cefepime 5/3 d 5/3 d <1/<1 d <1/<1 3/2 2/2 1/1 2/3 d 1/1 <1/<1 2/3 60/43 46/39 Cefoperazone-sulbactam 2/1 8/4 7/4 12/9 6/5 5/3 5/3 0/0 2/2 <1/0 0/0 26/16 13/10 Cefoxitin 6/4 30/19 7/7 94/95 95/95 95/94 32/26 3/3 4/0 19/18 0/0 96/92 99/98 Aztreonam 8/5 d 32/20 d 5/3 d 26/25 30/25 24/18 14/10 1/1 d 0/0 1/<1 0/0 80/72 93/92 Imipenem 0/0 1/<1 0/0 0/0 0/0 <1/0 0/0 0/0 2/2 0/0 0/0 21/15 100/100 Amikacin 4/3 33/20 4/5 10/7 7/6 12/8 15/14 11/8 4/4 2/2 41/23 63/49 71/68 Gentamicin 27/23 34/22 12/11 19/15 13/11 16/11 38/29 28/22 6/4 21/20 75/67 65/47 64/60 Isepamicin 4/3 31/18 5/6 7/4 3/3 13/10 14/10 12/12 5/4 1/1 38/18 67/53 71/68 Netilmicin 6/4 38/24 8/7 14/11 22/19 13/10 24/20 14/12 2/2 5/5 61/50 63/46 48/44 Tobramycin 18/15 40/27 12/11 19/17 27/24 17/13 54/42 21/17 2/2 8/8 75/67 62/44 70/65 Cotrimoxazole 42/40 35/24 13/12 26/22 27/23 14/10 27/20 50/45 17/13 28/28 48/47 64/48 12/10 Levofloxacin 34/28 33/18 4/3 9/10 4/3 7/5 4/4 14/12 1/0 5/5 25/33 58/39 7/4 Tetracycline 56/54 18/17 17/16 22/20 25/22 15/13 85/84 96/96 77/76 62/62 96/93 65/47 72/69 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; PST, Providencia stuartii; ACI, Acinetobacter spp.; SMP, S. maltophilia. b All isolates/excluding duplicate isolates. c Natural resistances are green shaded. d Extended-spectrum β-lactamase (ESBL) breakpoints of the 3rd-generation cephalosporins and aztreonam were not applied for E. coli, Klebsiella spp. and P. mirabilis. Table 2. Antimicrobial susceptibility (%) of P. aeruginosa a Antimicrobial agents Resistant Intermediate Susceptible Piperacillin 44/26 b 56/75 Piperacillin-tazobactam 40/22 60/78 Ceftazidime 20/10 4/2 77/88 Cefepime 31/17 6/4 63/79 Cefoperazone-sulbactam 37/20 15/13 49/67 Aztreonam 25/16 29/25 46/59 Imipenem 40/20 6/4 54/77 Amikacin 31/20 2/1 67/79 Gentamicin 43/30 2/1 55/69 Isepamicin 39/27 6/3 56/70 Netilmicin 41/28 2/1 57/71 Tobramycin 43/30 <1/<1 57/70 Ciprofloxacin 32/24 12/7 56/69 a Total no. of isolates were 4,509 and total no. of 1st isolates excluding duplicate isolates were 1635. b All isolates/excluding duplicate isolates. Table 3. Antimicrobial resistance rates (%) of Staphylococcus and Enterococcus a Antimicrobial agents SAU CNS EFA EFM (3543/1904) (1570/1199) (2059/1655) (2300/1207) Ampicillin NT NT <1/<1 95/93 Penicillin G 95/94 b 89/87 NT NT Oxacillin (Cefoxitin) 73/61 67/63 NT NT Clindamycin 59/46 39/34 NT NT Erythromycin 72/61 56/52 62/61 92/90 Tetracycline 57/48 26/27 82/82 11/13 Trimethoprim-sulfamethoxazole 18/12 40/34 NT NT Ciprofloxacin 62/48 40/34 23/20 94/91 Teicoplanin 0/0 0/0 <1/<1 22/16 Vancomycin 0/0 0/0 <1/<1 42/30 Arbekacin <1/<1 0/0 NT NT Linezolid 0/0 0/0 0/0 0/0 Quinupristin-dalfopristin 0/0 0/0 NT <1/<1 a Abbreviations: SAU, S. aureus; CNS, coagulase-negative Staphylococcus; EFA, E. faecalis; EFM, E. faecium; NT, not tested. b All isolates/excluding duplicate isolates. 2
CLSI 감수성시험기준의변경 매년초발행되어왔던 CLSI supplement가 2007년 1월에도발행되었다 (M100-S17; Vol. 27 No. 1). 변경된주요내용만을요약하여소개한다. 개요 균종별시험항균제에있어서한개의그룹으로묶여있는항균제들은시험결과의해석이대개같고, 임상효과가비슷하므로임상검사실에서감수성시험시이들약제중한가지만으로통상시험하도록권장하였다. 이번판에서는특히한개그룹의항균제중에 or 표시가있는경우에대한의미가새로이추가되었다. 즉, 이들약제에대한교차내성과교차감수성은거의같다. 이의미는많은균주로시험한결과, major error와 very major error의합은 3% 미만이고, minor error는 10% 미만임을뜻한다. 또한, 이러한가능성을시험하고자할때는해당항균제에내성인균주를최소한 100주이상시험하여모든항균제에대하여 95% 이상의균주가내성이어야한다. or 는감수성해석기준만있는항균제들에대해서도적용된다 ( 예, cefotaxime or ceftriaxone 과 H. infl uenzae). or 로연결된한종의항균제에대한시험결과로다른항균제결과를예측할수있다 ( 예, ESBL을생성하지않는 Enterobacteriaceae가 cefotaxime에감수성이면, ceftriaxone에도감수성인것으로간주할수있다 ). 임상검체에서드물게분리되거나배양이까다로운세균의항균제감수성시험방법이 CLSI guideline M45에새로이수록되었다. 여기에수록된균종은 Abiotrophia와 Granulicatella spp. ( 구명은 nutritionally deficient or nutritionally variant streptococci), Aeromonas hydrophila complex, Bacillus spp. (B. anthracis는제외 ), Campylobacter jejuni/coli, Corynebacterium spp. (C. diphtheriae 포함 ), Erysipelothrix rhusiopathiae, HACEK group, Lactobacillus spp., Leuconostoc spp., Listeria monocytonenes, Moraxella catarrhalis, Pasteurella spp., Pediococcus spp., Vibrio spp. 이다. 여기에포함되지않은균종은종전과같이감수성시험의필요성과결과해석에대하여감염질환전문가와상의해야한다. 내성출현과관련하여반복분리주의감수성시험에대한내용이새로이추가되었다. 처음에감수성이었던세균이치료후에중간또는내성으로변화될수있으므로, 같은검체에서동일균종이반복분리되어도내성출현을확인하기위해감수성시험을다시해야한다. 내성출현은 3일이내에도나타나고, Enterobacter, Citrobacter, Serratia spp. 는 3세대 cephalosporins에대해서, P. aeruginosa는모든항균제에대해서, Staphylococcus는 quinolones에대해서흔히나타난다. S. aureus는 vancomycin으로장기간치료하면중간내성으로변할수있다. 경우에따라서는반복분리주의감수성시험을 3-4일이내에도시행해야하는데, 이러한경우는미숙아의혈액에서 E. cloacae가분리된것과같은환자의상태가심각한특수한상황이다. 따라서반복분리주의감수성시험에대한지침은감염전문의사와상의하여정하여야한다. 균종에따른시험항균제에서일부항균제그룹의 or 가삭제또는추가되었다. Enterobacteriacae에서는 cefamandole, cefonicid 및 cefuroxime; cefotaxime 및 ceftriaxone과 ceftizoxime; ciprofloxacin과 levofloxacin; imipenem과 meropenem; mezlocillin과 piperacillin; lomefloxacin 및 ofloxacin과 norfloxacin; P. aeruginosa에서는 mezlocillin과 ticarcillin; lomefloxacin 및 ofloxacin과 norfloxacin; Staphylococcus spp. 에서는 gatifloxacin과 moxifloxacin; lomefloxacin과 norfloxacin; Enterococcus spp. 에서는 penicillin과 ampicillin이삭제되었고, Staphylococcus spp. 에대해서는 ciprofloxacin, levofloxacin, 및 ofloxacin과 gatifloxacin이추가되었다. Haemophilus spp. 에대해서는 azithromycin과 clarithromycin; cefaclor, cefprozil 및 loracarbef; Neisseria gonorrhoeae에대해서는 cefixime 및 cefpodoxime과 cefotaxime; ceftizoxime 및 ceftriaxone이다른묶음으로분류되었다. Enterobacteriaceae Tetracycline 계열약제에대한디스크확산법해석기준이변경되었다. 즉, tetracycline의감수성기준이 19 3
mm에서 15 mm로, 내성이 14 mm에서 11 mm로, doxycycline은감수성과내성기준이각각 14 mm와 10 mm 로, minocycline은감수성과내성기준이각각 16 mm와 12 mm 로변경되었다. Pseudomonas aeruginosa 요에서분리된 Pseudomonas spp. 와배양조건이까다롭지않은포도당비발효그람음성간균에대하여 sulfisoxazole의 MIC시험이추가되었다. P. aeruginosa에대한디스크확산법시험과 P. aeruginosa와다른 non-enterobacteriacae의 MIC 시험에 piperacillin-tazobactam이 B군시험항균제로추가되었다. Doxycycline, minocycline 및 sulfonamides는 P. aeruginosa를제외한일부 Pseudomonas spp. 의 MIC시험에포함될수있다는내용이추가되었고, 반면 ticarcillin-clavulanic acid는삭제되었다. Colistin과 polymyxin B의디스크확산법및 MIC 해석기준이추가되었다. Colistin (10 μg) 은감수성기준이 11 mm와 2 μg/ml, 내성이 10 mm와 8 μg/ml이고, polymyxin B (300 unit) 는감수성기준이 12 mm와 2 μg/ml, 내성이 11 mm와 8 μg/ml이다. Penicillin과 β-lactam/β-lactamase 저해제복합제는시험관내에서항균력이있어도중증감염의경우에는고용량치료가필요하며, 단일제제사용시임상적으로치료에실패할수있으므로, 시험관내항균력이있는다른항균제 ( 예, fluoroquinolone, aminoglycoside) 와의병합이고려되어야한다는내용이추가되었다. Acinetobacter spp. Tetracyclines 계열약제에대한디스크확산법해석기준이변경되었다. Tetracycline의감수성기준이 19 mm에서 15 mm로, 내성이 14 mm에서 11 mm 로변경되었고, doxycycline은감수성기준이 13 mm, 내성이 9 mm 로, minocycline은감수성기준이 16 mm, 내성이 12mm 로변경되었다. Staphylococcus spp. meca 유전자음성이고 PBP 2a를생성하지않으면서, 드물게다른내성기전으로인하여 oxacillin MIC가 4 μg/ml인경우전판의권장과같이 oxacillin 내성으로보고해야하지만이러한균주는 cefoxitin을이용한디 스크확산법으로감수성을보일수있다는내용이추가되었다. S. aureus와 S. lugdunensis의 cefoxitin 디스크확산법해석기준이감수성은 20 mm에서 22 mm로, 내성은 19 mm에서 21 mm 로변경되었다. S. aureus의 cefoxitin 디스크확산법검사의배양시간이 24시간에서 18시간으로감소되었다. Enterococcus spp. Penicillin에감수성인 Enterococcus는 ampicillin에감수성으로예측할수있으나, ampicillin에감수성인균주를 penicillin에감수성으로예측할수없다는내용이추가되었다. 따라서 penicillin 감수성결과가필요한경우, 반드시 penicillin으로시험해야한다. 또한장구균에의한중증감염증치료시 gentamicin과 streptomycin에고도내성이아니면, ampicillin, penicillin외에 vancomycin도 aminoglycoside와의병합요법에사용될수있으며, 상승적인살균작용을보인다는내용이추가되었다. Haemophilus influenzae 와 H. parainfluenzae 요에서분리된경우, chloramphenicol 감수성시험결과는통상적으로보고하지않는다는내용이추가되었다. Vibrio cholerae와 Neisseria meningitidis 요에서분리된경우, chloramphenicol 감수성시험결과는통상적으로보고하지않는다는내용이추가되었다. Bioterrorism 에사용되는세균의감수성시험 일부 Brucella spp., 특히 B. abortus의증식에는 CO 2 배양이필요할수있으며, CO 2 환경에서액체배양을할경우, aminoglycosides의 MIC가높아질수있고, tetracycline의 MIC는낮아질수있다는내용이추가되었다. 해석기준은세균의 MIC값의분포, 항균제의약동학및약력학, 그리고동물실험자료를근거로하였다는내용이추가되었다. Y. pestis에대해서 β-lactam제가시험관내에서항균력이있더라도감염동물에는효과가없음이다시수록되었다. 4
변경된정도관리주요세균에대한변경된정도관리하용범위는표 1과같다. Campylobacter spp. 의정도관리자료는 CLSI guideline M45 에포함되어있다. 표 1. 주요세균에대한변경된정도관리허용범위 (μg/ml) 검사법 E. coli ATCC 25922 S. aureus ATCC 25923 S. aureus ATCC 29213 P. aeruginosa ATCC 27853 H. infl uenzae ATCC 49247 S. pneumoniae ATCC 49619 E. faecalis ATCC 29212 디스크법 ( 항균제함량 ) Ceftaroline (30 μg) 26-34 26-35 29-39 31-41 Colistin (10 μg) 11-17 11-17 Faropenem (5 μg) 20-26 27-34 15-22 27-35 Iclaprim (5 μg) 14-22 25-33 24-33 21-29 Polymyxin B (300 units) 13-19 14-18 희석법 Ceftaroline 0.03-0.12 0.12-0.5 0.03-0.12 0.008-0.03 Iclaprim 1-4 0.06-0.25 0.12-1 0.03-0.12 0.004-0.03 Televancin 0.004-0.03 Trimethoprim 0.12-0.5 E. coli ATCC 25922의 ciprofloxacin, nalidixic acid, minocycline, sufisoxazole에대한감수성을 2.5-5% 의용혈말혈액이들어있는 CAMHB에서공기중, 또는 5% CO 2 환경에서배양하여시험할때, 정도관리범위는기존의기준과동일하다는내용이추가되었다. 전자의발현에관한 Juan 등 (1) 의논문을소개한다. P. aeruginosa의염색체성 AmpC 유전자의발현 그람음성간균의 expanded-spectrum β-lactam제에대한내성기전중임상적으로중요한것은 extendedspectrum β-lactamase생성, AmpC β-lactamase의다량생성, metallo-β-lactamase생성이다. AmpC β-lactamase 중에는그유전자가일부그람음성간균의염색체에선천성으로있는것과염색체에있던것이 plasmid에전이된 plasmid-mediated AmpC β-lactamase의 2가지가있다. 이번호에서는 P. aeruginosa의염색체성 AmpC 유 P. aeruginosa 의 ampd 의기능 P. aeruginosa의 ampc 발현기전은 Enterobacteriaceae의기전보다나중에밝혀졌는데, 두기전은비슷한점이있다. 항 Pseudomonas penicillin과 cephalosporin은 AmpC에의해서가수분해되지만, 이항균제들은 AmpC 생성을별로유도하지않기때문에기저수준의 AmpC만을생성하는 P. aeruginosa 에대해서항균력을나타낸다. Ticarcillin이나 piperacillin 및 ceftazidime이나 cefepime등의항 Pseudomonas 항균제에대한내성기전중가장중요한것은염색체성 AmpC의다량생성이다. 환자를 β-lactam제로치료하는중에 P. aeruginosa는내성으로변하기쉬우며치료는실패하게된 5
다. 중환자실환자나, 만성질환이있는환자에정착한 P. aeruginosa 균주중에는변이를잘일으키는 (hypermutable) 균주가많다. 치료중에 P. aeruginosa가내성으로변하는것은염색체에있는특정유전자가변이되어 AmpC를다량생성하기때문이다. Enterobacteriaceae에있어서는 AmpD가불활화되어서 AmpC를구성적으로다량생성하게되는한단계의조절설이인정되고있다. 그러나 E. coli 등 Enterobacteriaceae의일부균종에는 ampd 유전자이외에 1가지 ampd homologue가더있다. 이사실은 Enterobacteriaceae의 ampc 조절이실제로는 2단계를거쳐서탈억제됨을추측케한다. C. freundii에있어서는반구성적 (semiconstitutive) AmpC 다량생성표현형이보고되었는데, 이표현형은 2단계가설을뒷받침하는증거일듯하다. P. aeruginosa의 ampc 조절에있어서, ampd가불활화되면부분억제해제 (partial derepression) 의표현형으로변해서 AmpC 생성은증가하면서도유도성이유지된다. P. aeruginosa의 ampc 발현은 ampd, ampdh2 및 ampdh3의 3가지 homologue에의해서억제되어있다. 이들 3가지 AmpD homologue가 ampc의단계적상향조절에관여하며결국에는염색체성 cephalosporinase를다량 (1000배이상 ) 생성하여항 Pseudomonas β-lactam제에고도내성을나타내게한다. ampdh2와 ampdh3 의기능 AmpD homologue의아미노산을비교하면 ( 그림 1), AmpDh2 및 AmpDh3는 P. aeruginosa에서이미보고된 AmpD와각각 27% 및 25% 가같고, E. cloacae의 AmpD와는 26% 및 26% 가같다. AmpDh2와 AmpDh3의동일성은 40% 이다. Clone형이다른임상분리 P. aeruginosa 10주에있어서도 ampdh2 및 ampdh3 서열은보존도가높았다. 더욱이 AmpDh2와 AmpDh3 모두에는 C. freundii의 AmpD 촉매활성에필수라고알려진 His34, His154, Lys162, Asp164 등의잔기모두가있었다. P. aeruginosa PAO1 균주의 ampdh2는염색체의 kinb (alginate 생성조절유전자 ) 와 PA5486 ( 기능미지의유전자 ) 사이에위치하였다. 한편 ampdh3는기능미지의두유전자사이에위치하였다. ampd가불활화된 PAO1 균주 (PA D) 는더많은 AmpC를생성하지만, 유도성은변하지않고유지되는부분탈억제표현형을보인다. 이표현형균주에대한 ceftazidime의 MIC는 8배높아진다. 표 1과같이 AmpC 다량생성형 PA D균주에 ampdh2를가진 plasmid (pucpadh2) 와 ampdh3를가진 plasmid (pucpadh3) 를보충 (complementation) 한바, 정상 ampd 유전자 (puc- PAD) 와완전한 ampde operon (pucpade) 을가진균주의표현형으로변화되었다. 이사실은 ampdh2와 ampdh3 모두에는 N-acetyl-anhydromuramyl-L-alanine amidase 활성이있음을뜻한다. 표 1. AmpC 다량생성표현형균주 (PA D) 에 ampd homologue 보유 plasmid 를보충시의 β-lactamase 활성 균주 Plasmid 가가진 homologue Ceftazidime 의 MIC (µg/ml) 평균 β-lactamase specific activity a 기저형 유도형 PAO1 1 1 52 PA D(PAO1 유래 ampd 변이주 ) 8 76 250 PA D(pUCP24) 8 60 260 PA D(pUCPAD) ampd 1 1.7 89 PA D(pUCPADE) ampde 1 1.4 39 PA D(pUCPADh2) ampdh2 1 1.5 73 PA D(pUCPADh3) ampdh3 1 2.7 38 a 참조균주 PAO1의기저활성 (nitrocefin 가수분해 19 nmol/min/mg 단백질 ) 을 1로했을때의비교치. 유도를위해서는각균주 를 50 μg/ml의 cefoxitin을넣은배지에서 3시간배양하였음. 6
그림 1. P. aeruginosa 의 AmpDh2 및 AmpDh3 와이미보고된 P. aeruginosa, E. coli, E. cloacae, 및 C. freundii 의 AmpD 단백질의서열비교. C. freundii AmpD 의촉매활성에필수인보존서열은굵은글자로표시하였음. 별표는동일한, 콜론은보존된, 점은반보존된 (semiconserved) 서열을보임. ampd homologue의 ampc 발현조절 야생형 PAO1 균주와 ampd 단일, 2중및 3중변이주 7가지의기저상태시및 cefoxitin 유도시의 ampc 발현수준및항균제감수성은표 2와같다. ampd가불활화된 PAO1 균주 (PA D) 의 ampc 발현은 60배증가되고, cefoxitin으로유도하면그발현이 150배에달하며, 모든항 Pseudomonas penicillin과 cephalosporin의 MIC가현저히높아졌다 (CLSI 비감수성기준보다는낮았음 ). 내성수준이높아진정도는 piperacillin, piperacillin-tazobactam 및 ceftazidime에대해서더했고, ticarcillin과 cefepime에대해서덜했다. Imipenem의 MIC는변화되지않았다. 그러나 ampdh2 (PA Dh2) 나 ampdh3 (PA Dh3) 는불활화되어도 ampc 발현수준이나항 Pseudomonas β-lactam제의 MIC가현저히변화되지않았다. 더욱이 ampdh2-ampdh3 모두가불활화되어도 (PA Dh2Dh3) ampc의기저및유도발현수준은 PAO1의 2배로증가할뿐이었고, β-lactam 내성도높아지지않았다. ampd homologue는염색체성 cephalosporinase 조절과 β-lactam제내성에대한영향이없었으나, ampd ampdh2 (PA DDh2) 및 ampd ampdh3 (PA DDh3) 2중변이는그내성조절효과가현저하였다. PA D 균주에비할때, PA DDh2는 β-lactamase 유도성이중등도로증가하였으나 PA DDh3는기저및유도성 ampc 발현수준을현저히높였다 ( 표 2). PA D 균주와비교할 7
때, PA DDh2 균주의 β-lactam제내성의차이는다양하였다. 즉, cefepime, aztreonam 및 ticarcillin의 MIC는현저히높았고, ceftazidime의 MIC는중등도로높았으며, piperacillin (tazobactam 추가에무관하게 ) 과 meropenem의 MIC는약간낮았다. 반면에, PA DDh3 균주에대해서는모든항 Pseudomonas penicillin과 cephalosporin의 MIC가현저히높아서, 임상내성기준이상이었고, 또한 meropenem의 MIC도높았다. 3중변이주인 PA DDh2Dh3는기저 ampc 발현수준이현저히높았고 (PAO1의 1000배, PA D의 17배 ), cefoxitin에의 해더이상유도되지않아서완전탈억제상태로되었음을보였다. 완전탈억제상태인 3중변이주에대한항 Pseudomonas β-lactam제의 MIC가이중변이주 PA DDh3에대한 MIC 보다월등히높지않아서이상하였다. 이기이한결과는강력한유도제인 cefoxitin과마찬가지로, 유도성이약한 ceftazidime 등도 MIC 이하의농도가유도작용을하여 PA DDh3의 AmpC 생성을 PAO1의 1000배로이미높여서완전탈억제수준에도달했기때문으로설명되었다 ( 표 3). 표 2. 야생형 PAO1 균주와 ampd 변이주 7 가지의기저형및유도형 ampc 발현수준및 β-lactam 제감수성 균주 ampc 발현평균치 a MIC (μg/ml) 기저형유도형 CAZ FEP TIC PIP PIP-TZ ATM IPM MER PAO1 1 43 1 1 12 2 4 1 1.5 0.38 PA D 60 152 8 4 32 64 96 6 2 1 PA D(pUCP24) 변화무 48 0.75 1 8 1.5 3 1 1 0.38 PA D(pUCPAD) 변화무 55 1 1 12 3 4 1.5 1 0.38 PA D(pUCPADE) 2.3 81 0.75 1 6 2 3 0.5 1.5 0.38 PA D(pUCPADh2) 62 234 12 12 256 48 64 16 1 0.38 PA D(pUCPADh2) 191 1,014 48 32 >256 >256 >256 16 1.5 2 PA D(pUCPADh3) 1,020 1,105 48 32 >256 >256 >256 24 1.5 2 a PAO1 균주가기저형발현시의 ampc mrna 양을 1 로했을때의비교치. 유도는 50 μg/ml 의 cefoxitin 으로하였다. 약어 : CAZ, ceftazidime; FEP, cefepime; TIC, ticarcillin; PIP, piperacillin; PIP-TZ, piperacillin-tazobactam; ATM, aztreonam; IPM, imipenem; MER, meropenem. ampc 의단계적상향조절과 β-lactamam 제고도내성 P. aeruginosa의 ampc 발현은 3단계의조절기전을거친후에완전탈억제상태로되므로 4가지발현상태와내성표현형이된다고추론하였다 ( 그림 2, 3). 즉, (1) 기저수준인유도성발현 (PAO1 야생형 ), (2) 고도유도성 (hyperinducible) 의중등도발현에의한항 Pseudomonas β-lactam제내성의증가 (PA D 균주 ), (3) 고도유도성의고도발현에의한 β-lactam제에대한고도내성 (PA DDh3), 및 (4) 극히높은수준의탈억제발현상태이지만 β-lactam제내성은이미높아졌음으로더이상높아지지않는상태 (PA DDh2Dh3) 의 4가지이다. 탈억제수준이대단히높고 β-lactam제에고도내성인 PA DDh2Dh3 균주에 ampd homologue 3가지중어느것이라도보충하면, 그 plasmid가 copy 수가많은 pucp24 유래인 pucpad, pucpadh2, 및 pucpadh3인경우에 는야생형인 PAO1 과비슷하게 ceftazidime의 MIC가낮아지고, β-lactamase의활성이약해졌다. 이결과는다단계상향조절은 ampd homologue 3가지의정성적차이보다는정량적차이로인함을보인것이라고하였다. 표 3. 이중변이주 PA DDh3 와 3 중변이주 PA DDh2Dh3 의기저형및 cefoxitin 유도혹은 ceftazidime 유도시의 β-lactamase 활성 균주 기저형 β-lactamase specific activity 평균치 a Cefoxitin (50 μg/ml 유도 ) Ceftazidime (50 μg/ml 유도 ) Ceftazidime (20 μg/ml 유도 ) PAO1 1 52 1.6 해당무 b PA DDh3 976 977 1,050 995 PA DDh2Dh3 210 1,010 780 1,088 a 야생주 PAO1 의기저형 nitrocefin 분해활성 (19 nmol/min/mg 단백질 ) 을 1 로했을때의비교치. b PAO1 균주에대한 MIC 가 1 μg/ml 이므로해당없음. 8
Strain Relative increase in ampc mrna 그림 2. 3단계의기전에의한 4가지점진적내성표현형 : 기저수준유도형발현 (PAO1 균주 ), 중등도수준고도유도형발현 (PA D 균주 ), 고도수준고도유도형발현 (PA DDh3), 및최고수준탈억제발현 (PA DDh2Dh3 균주 ) ampc inducer 에의해서조절되지않는 ampd homologue 의발현 AmpC를유도하는항균제가있으면 PAO1 균주의 ampd, ampe, ampdh2 및 ampdh3 유전자의발현수준이달라지는지보기위한시험에서, 기저상태와 cefoxitin 유도상태의 mrna 수준은차이가크지않았다. 또한 ampd homologue 중의어느것을불활화해도다른 ampd 유전자발현이달라지지않았다. 즉, PA D균주의 ampdh2나 ampdh3 발현을 PAO1 균주와비교할때달라지지않았다. 이는여러다른 ampd homologue의발현이서로조절되지않음을뜻한다. 또한 ampd가불활화되어도 ampd의전사가증가하지는않았으며, 이는이유전자가구성적으로발현됨을뜻한다. 반대로 ampdh2나 ampdh3를불활화하면이들의전사는약간증가하였다. 즉, ampdh2나 ampdh3의 단일, 2중및 3중불활화변이주에서 mrna가 2-5배증가함이관찰되었다. 이결과는 ampdh2와 ampdh3의발현은유도됨을시사한다. P. aeruginosa에 AmpD homologue 3가지가있음은세균에게유리할것으로추정된다. 즉, 여러수준의 AmpC 발현과여러수준의 β-lactam제내성을가능케하고, ampd 단일변이주, ampd ampdh2 또는 ampd ampdh3 2중변이주 ( 부분탈억제표현형 ) 가세포벽성분재순환 (recycling) 에지장을받음없이 AmpC를다량생성할수있다고추정된다. [ 참고문헌 : (1) Juan C, Moya B, Perez JL, and Oliver A: Stepwise upregulation of the Pseudomonas aeruginosa chromosomal cephalosporinase conferring high-level β-lactam resistance involves three AmpD homologues. Antimicrob Agents Chemother 50:1780-7, 2006] PA DDh2Dh3 PA DDh3 PA D PA O1 그림 3. Imipenem (IPM) 과 ceftazidime (CAZ) 디스크를사용한 AmpC 유도성과항 Pseudomonas β-lactam 제내성표현형의검출. PAO1 균주, CAZ 고도감수성, AmpC 유도성표현형 ; PA D, CAZ 중등도내성, AmpC 유도성표현형 ; PA DDh3, CAZ 고도내성, 분명한탈억제표현형 (CAZ 유도에의한 AmpC 의최고수준생성 ); A DDh2Dh3, CAZ 고도내성, AmpC 탈억제표현. 9
내성율조사방법에따른내성율의차이 주요병원균의내성율현황은여러가지목적과방법으로조사되며세계적으로시행되고있다. 조사방법중에는각병원에서시행한감수성시험결과를분석하는것이있다. 항균제내성율조사결과가이용되는곳은항균제사용변경의효과추정, 감염관리방침의확립및항균제사용에관한정책확립을위한계획등이다. 또한병원에서는원내감염환자치료를위한경험적항균제선택에이용된다. 내성율은그결과가여러가지이유때문에부정확해지기쉽다. 즉, 입원환자에서분리한세균의내성율은검체채취전의항균제투여, 원외감염과원내감염을구별하기어려운점, 상재균의포함등으로인해서부정확해질수있다. 이러한문제는검사실로서는어쩔수없는것이고내성율조사의가치를떨어뜨린다. Bantar 등 (2007) 은검사결과만을가지고얻은내성율과감염관리부서가확인한후의내성율을비교하였다. 연구는아르헨티나의 250병상인성인환자를위한교육병원에서 2003-05년에수행되었다. 감수성은 CLSI 디스크확산법으로시험되었고, 시험결과는 WHONET software로처리하였다. 감염관리부서는 7명의감염전문의와내과전문의및 2명의미생물전문가로평가팀을구성하고병상에서실시간으로얻은임상적평가를한후내성율을계산하였다. 평가내용은임상적의의, 검체의적절성, 감염의종류, 감염원, 입원병동및기저질환이었다. 정착균으로추정되거나부적절하게채취된검체로판단된보고는분석에서제외하였다. 내성율 2가지, 즉 WHONET software에의한모든분리주에대한내성율과임상에근거한분석결과를비교하였다. 검사실이원내감염으로추정한것은 2,305건이었다. 그러나임상평가팀은이중 1429 (62.0%) 만이임상적의의가있다고판정하였고, 이중 868건 (60.7%) 을원내감염으로판단하였다. 검사실자료를근거로한내성율과임상적평가에따른내성율을비교하면 ceftazidime 내성 P. aeruginosa의비율을제외하고는내성율은임상평가에따른경우가유의하게더높았다 ( 표 1). 복수에서검출한모든 E. coli를포함한내성율과임상적 의의를평가하고원외및원내감염복막염을구분한내성율비교에서도원내감염의경우내성율이높았다 ( 표 2). 원내감염세균의내성율이높은것은당연하다. 그러나이연구자들이주장하려는것은단순히검사실자료를원외원내로구분만하는것은충분치못함을보이기위한것이라고하겠다. 흔히염려하는것은검사자료를무조건통계처리하면내성율이높아지는점이다. 그러나이연구 자들은검사결과를근거로한내성율은원내감염환자에서분리한세균의내성율을과소평가한다고주장하였다. [ 참고문헌 : Bantar C, Alcazar G, Franco D, Salamone F, Vesco E, Stieben T, Obaid F, Fiorillo A, Izaguirre M, and Oliva ME: Are laboratory-based antibiograms reliable to guide the selection of empirical antimicrobial treatment in patients with hospital-acquired infections? J Antimicrob Chemother 59:140-3, 2007] 표 1. 모든시험세균을포함한경우와임상평가후에선택된원내감염균의내성율비교 내성세균 모든분리세균 내성율 (%) 임상평가후 Methicillin 내성 S. aureus 141/394 (36) 137/247 (55) ESBL 생성 E. coli 43/564 (7.6) 17/120 (14) ESBL 생성 Klebsiella spp. 72/165 (44) 59/98 (60) ESBL 생성 P. mirabilis 23/100 (23) 30/65 (46) Ceftazidime 내성 E. cloacae+ C. freundii Ceftazidime 내성 P. aeruginosa 25/ 96 (26) 31/63 (49) 6/163 (4) 5/65 (7.7) 표 2. 시험된모든분리세균을포함한경우와임상평가로원외감염복막염과원내감염복막염을구별한경우의 E. coli 내성율 항균제 모든분리세균 (n = 113) 내성율 (%) 원외획득복막염 (n = 61) 원내획득복막염 (n = 18) Ampicillin 50 49 55 Ampicillin sulbactam 10 13 28 Cephalothin 10 5 22 Ceftriaxone 5 0 11 Gentamicin 5 2 17 Ciprofloxacin 6 0 22 10
ACC-1 검출을위한 double disk synergy test Plasmid-mediated AmpC β-lactamase (PABL) 생성균은점차증가하고있고, 그 β-lactamase의종류도늘고있다. ACC-1은 1999년에독일의 K. pneumoniae에서처음규명된 PABL이고 (1) 이는 Hafnia alvei의염색체에서유래되었다고생각되었다. ACC-1은 K. pneumoniae, E. coli, P. mirabilis, S. enterica 혈청형 Mbandaka 및 Livingstone에서보고된바있다. Ruppe 등 (2006) 은 ACC-1 생성균을검출하기위한 cloxacillin과 cefoxitin 디스크를사용한 double disk synergy (DDS) 시험을보고하였다 (2). 시험세균을접종한 Mueller-Hinton agar에 cloxacillin 500 μg 디스크또는 cefoxitin 디스크를 ceftazidime 또는 cefotaxime 디스크중앙에서 2 cm 거리에놓고배양하였다. Cloxacillin과 ceftazidime 또는 cefotaxime 디스크에의한 DDS가 ACC- 1 생성 C. freundii, ampc 탈억제 C. freundii 및 DHA-1생성 K. pneumoniae가양성을보여서이시험의 PABL 감별 가치가없었으나, cefoxitin 디스크를사용하면 ACC-1 생성 C. freundii는양성, ampc 탈억제 C. freundii는음성, DHA-1생성 K. pneumoniae는유도성결과를보여서 ACC- 1 감별에유용하다고하였다. 500 μg cloxacillin 디스크는 AmpC β-lactamase 검출에특이적이고, cefoxitin 디스크는 ACC-1을감별을가능케함으로간편한시험이라고하였다. DHA-1 생성균은 cefoxitin에의해서유도되므로억제대의한편이작아진다. bla ACC-1 상류에 ampr이없으므로 cefoxitin에의해서유도되지않고따라서감별이가능하다고하였다. 그러나유도성이없는 PABL인 CMY-2 등생성균이음성결과를보인것은설명하지않았다. [ 참고문헌 : (1) Bauernfeind A, Schneider I, Jungwirth R, Sahly H, and Ullmann U: A novel type of AmpC β-lactamase, ACC- 1, produced by a Klebsiella pneumoniae strain causing nosocomial pneumonia. Antimicrob Agents Chemother 43:1924-31, 1999; (2) Ruppe E, Bidet P, Verdet C, Arlet G, Bingen E: First detection of the Ambler class C 1 AmpC β- lactamase in Citrobacter freundii by a new, simple doubledisk synergy test. J Clin Microbiol 44:4204-7, 2006] 토막소식 새로운 carbapenemase SME-3 대부분의 β-lactamase는 carbapenem을분해하지않지만, 일부효소는 carbapenem을분해할수있다. 그중대표적인것이 class B metalloenzyme과 class A 2f에속하는효소들이다. Class A carbapenemase는 1982년영국에서분리된 S. marcescens에서처음검출되었다. 그후 SME-1과 SME-2를생성하는 S. marcescens가미국의메사츄세츠, 캘리포니아, 일리노이에서발견되었다. Queenan 등 (1) 은미국시카고의폐이식환자로부터분리된 imipenem 내성 S. marcescens에서새로운 SME-3 효소를검출하였다. SME-3는 SME-1의 105 위치의 histidine이 tyrosine으로 1개의아미노산이치환되었다. SME-3는 clavulanic acid와 tazobactam에의해불활화되며, 기질특 이성은 SME-1과유사하나, kcat 값이 meropenem은 imipenem의 100배이하이다. 아미노산 105 위치의 histidine은다른 2f carbapenemase에서보존된아미노산이며, 효소기능에필요하지않지만, 활성부위에위치하여기질친화도에작은역할을한다. SME 유전자는어떤 mobile element와도연관이없고염색체성유전자이지만, 향후문제가될수있다고하였다. [ 참고문헌 : (1) Queenan AM, Shang W, Schreckenberger P, Lolans K, Bush K, Quinn J: SME-3 a novel member of the Serratia marcescens SME family of carbapenem-hydrolyzing β-lactamases. Antimicrob Agents Chemother 50:3485-7, 2006] 11
AmpC와 KPC β-lactamase 등 8 가지의 β-lactamase 생성 Klebsiella pneumoniae 그람음성세균한균주가여러가지 β-lactamase를생성하는경우가많아지고있다. 중피종 (mesothelioma) 환자의객담에서분리된 K. pneumoniae를 CLSI 디스크확산법과 broth microdilution법으로시험한결과, levofloxacin, amikacin, piperacillin-tazobactam, ceftazidime, cefotaxime, aztreonam 및 cefoxitin에비감수성이었고, tigecycline, minocycline, polymyxin B, cefepime 및 imipenem에는감수성이었다. Broth microdilution법으로 10 5 CFU/ml대신 10 7 CFU/ml으로접종하여시험한결과, imipenem과 cefepime의 MIC가각각 4 μg/ml과 8 μg/ml에서 32 μg/ ml와 >128 μg/ml로상승하였다. 그러나 tigecycline, minocycline 및 polymyxin B의 MIC는상승하지않았다. ESBL 생성은 CLSI ESBL 확인디스크시험으로는검출되었으나, CLSI ESBL broth microdilution 확인시험으로는검출되지않았다. IEF 시험으로 10종이상의 β-lactamase가생성됨을추정할수 있었고, pi, profile, PCR 등의시험으로 SHV-12 양 ESBL, KPC 양 carbapenemase, FOX 양AmpC, PSE- 1 양 β-lactamase, OXA-9 양 β-lactamase, TEM-1 양, TEM-30 양및 SHV-1 양효소를확인하였다. CLSI ESBL broth microdilution 확인시험으로여러가지의 β-lactamase를가진균주에서 SHV ESBL을검출할수없었고, KPC 생성균주임에도 imipenem에감수성이어서검출하지못하였다. 따라서임상미생물검사실에서는여러가지의 β-lactamase를가진균주의내성기전을확인하기위해서는표현형시험과함께추가적인분자생물학적시험을필요로한다고하였다. [ 참고문헌 : (1) Moland ES, Hong SG, Thomson KS, Larone DH, and Hanson ND: Klebsiella pneumoniae isolate producing at least eight different β-lactamases, including AmpC and KPC β- lactamases. Antimicrob Agents Chemother 43:800-1, 2007.] 편집인의회신 CTX-M형 ESBL 생성세균이확산되는원인 ESBL은여러가지형이있는데 CTX-M형 ESBL을생성하는 E. coli와 K. pneumoniae 감염이근래여러나라에서보고되고있고, 원내뿐아니라지역사회감염에서도보고되는까닭을물은분께다음회신을드립니다. 전에는 TEM이나 SHV형 ESBL이흔했습니다. 이들은 TEM-1이나 SHV-1 유전자의점변이로생겼지만, CTX-M형 ESBL은 Kluyvera spp. 의염색체에선천성으로있던유전자가전이된것으로생각됩니다. 즉, CTX-M형 ESBL의유전자는자연계미생물에선천성으로있었음으로그유전자가병원성세균에전파될기회가많다고하겠습니다. CTX-M 유전자는접합성 plasmid에위치하며 (1), class 1 integron과연관되어있고 (2), phage element와도연관되어있습니 다 (3). 이러한여러전이성인자들이 CTX-M의수평전이를가능케하므로확산이되기쉽다고생각됩니다. 제3세대 cephalosporin 사용으로인한선택압력이전부터흔하던 TEM이나 SHV형 ESBL 보다 CTX-M형 ESBL을확산시키는이유는알수없습니다. CTX M 효소가세계여러지역의원내뿐아니라원외감염에서분리된세균에서도보고되는것은자연환경에있는 Kluyvera 균주로부터 bla CTX-M 유전자가전이되는등의유전적진화가각지역에서일어났다고추정할수도있겠습니다. 그러나, 동물에서 CTX-M형 ESBL 생성균이검출되는것은원내에있던 CTX-M 유전자가퍼진것으로추정되기도하는데, 이는자연계에서유래된것이아닌 SHV형 ESBL도동물에서검출되기때문입니다. [ 참고문헌 : (1) Novais A, Canton R, Moreira R, Peixe L, Baquero F, Coque TM: Emergence and dissemination of Enterobacteriaceae isolates producing CTX-M-1-like enzymes in Spain are associated with IncFII (CTX-M-15) and broad-host-range (CTX-M-1, -3, and -32) plasmids. Antimicrob Agents Chemother 51:796-9, 2007] 12