반코마이신 불균질내성 황색포도알균의 표면 단백질 관련 유전자 발현에 관한 연구

Abstract

배경: 메티실린 내성 황색포도알균 감염증의 일차 치료제인 반코마이신 사용이 증가하면서, 반코마이신 불균질내성 황색포도알균(heteroresistant vancomycin-intermediate Staphylococcus aureus (hVISA)) 발생이 치료에 문제가 되고 있다. hVISA의 유병률은 국가, 조사 시기 및 진단 방법에 따라 0~37%로 다양하게 보고되고 있다. hVISA은 세포벽 합성이 상향 조절되면서 세포벽이 반코마이신 감수성 균주에 비해 두꺼운 특징을 보인다. hVISA의 정확한 발생 기전은 아직 규명되지는 않았지만, 세포벽 생합성과 관련된 유전자와 표면 단백질 관련 유전자 발현의 변화가 반코마이신에 대한 감수성 저하를 일으킨다는 보고가 있다. 이 중 표면 단백질 유전자 발현의 변화가 면역반응이나 조직 부착과 같은 숙주와 세균의 상호작용에 영향을 주어서 반코마이신 내성이 발생할 것으로 추정되고 있다. 하지만 세포벽 생합성 관련 유전자에 비해서 반코마이신 감수성 저하와 관련된 표면 단백질 유전자 발현 변화에 대한 보고는 제한적이다. 본 연구는 hVISA의 유전형과 표면 단백질 유전자들 발현을 반코마이신 감수성 메티실린 내성 황색포도알균과 비교 분석하고자 하였다.

방법: 국내 10개의 의료기관에서 2009년 1월부터 2013년 12월까지 모집된 584 침습성 메티실린 내성 황색포도알균주를 대상으로 연구가 시행되었다. hVISA은 인구집단 분석-곡선하면적(population analysis profiling-area under the curve)방법으로 진단하였다. 유전형은 multilocus sequence typing (MLST), staphylococcal cassette chromosome mec (SCCmec), agr (accessory gene regulator)형을 분석하였다. 국내에서 유행하는 대표적인 유전형인 ST5형와 ST72형을 대상으로 환자에서 얻어진 isogenic paired strain (IPS) (ST5형 3쌍, ST72형 2쌍), 실험실에서 반코마이신 노출에 의해 hVISA로 전환된 IPS (ST5형 8쌍, ST72형 11쌍)을 선정하여 표면 단백질 발현양을 분석하였다. hVISA에서 ST5형과 ST72 간에 agr 기능 부전 및 독성 유전자 등 미생물학적 특성에 차이가 있어서 ST형을 구분하여 표면 단백질 발현을 분석하였다. IPS에서의 유의한 발현 차이가 일반 임상 균주에서도 있는지 확인하기 위해 추가로 반코마이신 감수성 임상 균주(ST5형 10개 균주, ST72형 13개 균주)와 hVISA 임상 균주(ST5형 10개 균주, ST72형 5개 균주)에서도 발현양을 비교 분석하였다. 표면 단백질 유전자(spa, coa, ebpS, fnbA, fib, clfA, clfB, mprF) 발현 측정을 위해 실시간 역전사효소중합효소연쇄반응 검사를 시행하였고 유의한 차이를 보인 유전자에 대해서 염기서열 분석을 하였다.

결과: 메티실린 내성 황색포도알균 584 균주 중 100 (17.1%) 균주가 인구집단 분석-곡선하면적 방법에 의해 hVISA로 진단되었다. 유전형 분석 결과 MLST sequence type(ST)은 ST5형이 84%, ST72형 8%, ST239형 6%였다. SCCmec은 II형이 84%로 가장 많았고, Ⅳ형 9%, Ⅲ형이 6%였다. agr형은 II형이 83%, I형 15%로 확인되었다. hVISA는 반코마이신 감수성 병원획득 균주보다 ST5-SCCmec II-agr II형이 ST72-SCCmec Ⅳ-agr I형에 비해 더 높은 분포를 보였다. 표면 단백질 유전자 발현 분석 결과 IPS에서 spa, ebpS, fib, clfB, mprF가 hVISA에서 발현양이 ST5와 ST72형에서 전반적으로 감소한 결과를 보였다. 임상 균주에서는 ST5형에서 coa, ST72형에서는 fnbA의 발현이 증가하였으나 그 외에는 유의하게 발현에 차이를 보인 표면 단백질 유전자는 없었다. IPS에서 발현 양에 차이를 보이고, 기존 보고에서 hVISA와 관련이 있다고 알려져 있는 spa, mprF 유전자를 선정하여 총 9쌍의 IPS에 대하여 spa, mprF 유전자의 염기서열을 분석한 결과, spa는 염기서열에서 변이가 없었고, mprF는 30%에서만 변이가 발견되었다.

결론: 본 연구에서 가장 흔한 hVISA의 유전형은 ST5-SCCmec II-agr II형이었고, 병원획득 반코마이신 감수성 황색포도알균보다 ST5-SCCmec II-agr II형이 ST72-SCCmec Ⅳ-agr I형에 비해 더 높은 분포를 보였다. 전사체 발현 분석 결과 표면 단백질 유전자 중 spa, ebpS, fib, clfB, mprF가 반코마이신 불균질 내성과 관련이 있을 것으로 추정된다.