대구지역에서 분리된 Extended-Spectrum β-Lactamase를 생성하는 Escherichia coli와 Klebsiella pneumoniae의 분자역학적 분석

Abstract

Background : The importance of extended-spectrum -lactamases (ESBL) produced in gramnegative bacilli is now well recognized, but most clinical laboratories have problems in detecting and interpreting ESBL and implicating the findings in nosocomial infections caused by ESBL producing gram-negative bacilli. The present study aims primarily to evaluate the distributions of these enzymes among Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae, the most frequent isolates of Enterobacteriaceae producing ESBL, to differentiate the types of enzymes in theses isolates and finally to relate the clonality of specific types within a part of Daegu city. Methods : The clinical isolates of 1,242 E. coli and 859 K. pneumoniae were screened for ESBL production by the disk diffusion method of the National Committee of Clinical Laboratory Standard, and it was confirmed by the double-disk synergy test (DDS). Antimicrobial susceptibility test was performed by the agar dilution method. The presence of -lactamase was tested by polymerase chain reaction (PCR) and plasmid analysis. Isoelectric focusing and nucleotide sequence analysis were performed to evaluate ESBL types. Pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) of XbaI-digested DNA fragments was carried out to determine the extend of clonality within the hospital. Results : Of 34 isolates of E. coli and 31 isolates of K. pneumoniae ramdomly selected from those isolates screened for ESBL production were further tested by DDS to confirm its production: 30 (88.2%) E. coli and 29 (93.5%) K. pneumoniae were positive. TEM-52 and SHV-12 were present both in E. coli and K. pneumoniae, but SHV-2a was distributed only in K. pneumoniae. The resistance was transferable in 66.7% of E. coli and 68.9% of K. pneumoniae. Six and 5 PFGE patterns were shown by E. coli and K. pneumoniae, respectively. Among the 5 patterns of K. pneumoniae, type B was dominant, suggesting a clonal outbreak in the hospital. Conclusions : The ESBL specific enzyme types were TEM-52, SHV-2a and SHV-12. Despite many different PFGE patterns of the ESBL producing isolates, a few outbreak and edemic clones appear to be prevalent in Dongsan Medical Center.

배경 : 그람음성 간균에 의해 생성되는 광범위 -lactamases 의 중요성은 이미 잘 알려져 있지만 대부분의 검사실에서 이들 효소를 동정하고 판독하는 방법 그리고 병원감염 관리에서의 이 용은 어려운 실정이다. 이에 본 연구에서는 우선 장내세균 중 임 상 검체에서 가장 흔히 접하는 E. coli와 K. pneumoniae 균주에 서 광범위 -lactamases의 분포와 각각의 종류 그리고 이런 효소 들에 의한 원내 단일 클론의 유행이 있는지를 알아보고자 하였다. 방법 : E. coli 1,242주와 K. pneumoniae 859주를 대상으로 NCCLS에서 권장하는 디스크 확산법에 의한 ESBL 선별기준에 적용하여 선별검사를 실시하였다. 이중디스크 확산법을 이용하여 ESBL의 생성을 확인하였으며 한천배지 희석법을 통한 각 균주 의 항균제 감수성 검사를 실시하였다. ESBL의 종류를 구분하기 위해서는 균주가 갖는 pI 값과 PCR 중합산물의 염기서열 검사 를 실시하였다. 분리된 E. coli 균주와 K. pneumoniae 균주를 XbaI 제한효소로 자른 후, pulsed-field 겔 전기영동을 실시하여 클론성을 알아보았다. 결과 : 선별검사 후, 무작위로 선정된 E. coli 34주와 K. pneumoniae 31주에 대해 ESBL 생성 확인검사를 실시한 결과, E. coli에서 88.2% K. pneumoniae에서 93.5%가 양성을 보였다. E. coli와 K. pneumoniae의 TEM ESBL형은 모두 TEM-52였다. SHV형은 E. coli의 경우 모두 SHV-12형이었고 K. pneumoniae는 SHV-2a와 SHV-12 순이었다. E. coli 30주 중 20주(66.7%) 와 K. pneumoniae 29주 중 20주(68.9%)에서 플라스미드 매개 성 ESBL을 가진 것으로 밝혀졌다. PFGE 검사결과, E. coli는 6 가지 그리고 K. pneumoniae는 5가지 유형으로 다양하게 나타났 다. K. pneumoniae의 경우 반수에서 B형이 나타나 동일 클론에 의한 집단 감염이 발생된 것으로 판독되었다. 결론 : 본 연구에서 나타난 ESBL의 효소형은 TEM-52, SHV- 2a와 SHV-12로 우리나라에서 흔히 발견되는 종류였다. PFGE 결과상 비교적 다양한 양상을 보여 여러 클론이 존재한다고 봐야 할 수도 있으나 소수의 원내 집단감염과 원내 토착화가 이루어진 것으로 생각되었다.