국내 Clostridium difficile 감염의 역학과 임상적 특징

Abstract

배경 및 목적 Clostridium difficile 감염(CDI)은 주요 병원감염으로, 2003년 캐나다에서 고병원성 C. difficile 균주에 의한 유행이 보고되면서 이전과 달리 중증도가 증가하고 사망률도 높아지는 양상이다. CDI의 발생원인으로는 항생제 사용이 가장 큰 비중을 차지하고 있으며, 항생제 처방률이 높은 국내 현실에 비추어볼 때 추후 CDI는 국내의 주요 병원감염으로 문제시될 수 있다. 이번 연구의 목적은 국내 일개 병원에서 항생제 관련 설사의 발생률을 구하고 그 중 CDI의 비율과 지역사회 감염의 빈도를 확인하고자 하였다. 또한 CDI의 유행적 발생을 확인하고 병원 내 전파를 확인하고자 하였다. 본 병원에서 분리된 C. difficile이 생성하는 독소의 특징을 분석하고 binary toxin 생성 균주와 tcdA negative tcdB positive 균주의 임상 양상 및 위험인자를 분석하고자 하였다. 방법 2008년 9월부터 2010년 1월까지 한양대학교 서울병원에 입원한 18세 이상의 환자 중 설사가 발생하여 원인을 진단하기 위해 C. difficile toxin A&B assay, direct stool CD toxin PCR 또는 C. difficile 대변 배양검사를 처방한 환자를 대상으로 하였다. 항생제 관련 설사(antibiotic-associated diarrhea, AAD)는 항생제 사용 이외의 다른 원인이 없이 비정형 대변이 하루 3회 이상 2일 이상 지속되거나 36시간 이내에 6회 이상 발생한 경우로 정의하였다. CDI는 C. difficile toxin A&B assay가 양성, 배양된 검체로 시행한 multiplex PCR에서 독소 유전자가 양성, 혹은 내시경이나 조직검사에서 거짓막이 확인된 경우로 정의하였다. Healthcare associated CDI (HA-CDI)는 입원 72시간 후에 증상이 발생하였거나, 증상 발생 2개월 이내에 입원력이 있으며 요양시설에 거주하지 않는 환자에서 설사 증상으로 재입원을 한 경우로 정의하였고 community-onset CDI (CO-CDI)는 HA-CDI 정의에 부합하지 않는 경우로 정의하였다. 환자의 나이, 성별, Charlson’s score와 기저질환항목으로 당뇨병, 만성 콩팥기능상실, 간경화, 뇌혈관질환, 만성 폐쇄성 폐질환, 자가면역질환 및 암의 진단여부를 조사하였다. 위험요인으로서 연구에 포함되는 시점에서 요로 카테터, 위장관 카테터, 기관 삽관이나 기관지 절개 여부를 조사하였고 과거력으로 최근 60일 이내의 수술력, 입원력 및 약물 사용력을 확인하였다. 독소발생 유전자를 확인하기 위해 multiplex PCR을 시행하였고, 유행양상을 확인하기 위해 PCR-ribotyping을 시행하여 dendrogram으로 재구성하였다. 독소 A를 생성하지 못하는 tcdA 유전자의 결손을 확인하기 위해 toxinotyping을 시행하였고 ribotype 027과 동일한 tcdC 유전자의 결손여부를 확인하기 위해 tcdC gene sequencing을 시행하였다. 결과 HA-CDI는 월평균 14명(범위, 10-21)의 환자가 발생하였고 10만 환자일당 월평균 67.50(범위, 51.55-99.78)건의 발생을 보였다. HA-CDI 대 AAD의 비는 평균 0.22(범위, 0.18-0.29)이었다. 독소발생 C. difficile에 감염된 환자 225예 중 83.6%가 HA-CDI로 진단되었고 5.3%가 CO-CDI였으며 11.1%가 독소발생 보균자였다. PCR-ribotyping 결과를 dendrogram과 육안으로 재구성하였을 때 총 215 균주에서 63개의 ribotype이 있었으며 단일균주로 이루어진 유형에서부터 최대 27 균주가 포함된 유형까지 다양한 수의 균주를 포함하는 cluster가 있었다. 원내 유행을 확인하기 위해 HA-CDI에 해당하는 143예에 대한 분자역학적 분포를 재구성하였다. Ribotype 017은 두 번째로 많은 균주가 속한 유형으로 크고 작은 cluster를 이루면서 수개월 동안 관찰되었다. 전체 215 균주 중 tcdA negative tcdB positive 균주가(이하 tcdA-tcdB+ 균주) 26(12.1%), tcdA positive tcdB positive 균주 131(60.9%), binary toxin positive 균주 12(5.6%)와 tcdA negative tcdB negative 균주 21.4%의 구성을 보였다. Binary toxin 생성 균주 중 5 균주가 ribotype 027이었으며, tcdA-tcdB+ 균주 26 균주 모두 ribotype 017이었다. Logistic regression에서 binary toxin 양성군과 연관된 위험요소로서 60일 이내에 glycopeptide의 사용 여부가 통계적으로 유의하게 많았다(OR, 4.881; 95% CI, 1.193-19.961; p=0.027). 임상양상으로 점액성의 대변을 호소하는 경우가 많았으며 백혈구증가증이 많았다(OR, 5.350; 95% CI, 1.347-21.248; p=0.017, OR, 6.382; 95% CI, 1.379-29.528; p=0.018, respectively). tcdA-tcdB+ 균주 감염군에서 기저질환으로서 만성 폐쇄성 폐질환이 있는 경우가 많았고(p=0.042) 과거 약물력으로 clindamycin 사용여부와 사용용량 모두 통계적으로 유의하게 많았다(p=0.001, <0.001, respectively). Logistic regression 시행시 tcdA-tcdB+ 균주 감염이 나이가 적은 환자에서 많이 발생하였고 남자가 많았다(OR, 0.956; 95% CI, 0.926-0.988; p=0.007, OR, 7.202; 95% CI, 1.248-41.554; p=0.027, respectively). CDI 발생 이전의 clindamycin과 2세대 퀴놀론 사용력이 유의한 위험요소로 평가되었다(OR, 5.655; 95% CI, 1.873-17.075; p=0.002, OR, 3.683; 95% CI, 1.101-12.327; p=0.034, respectively). 결론 본원의 CDI 발생률은 10만 환자일당 월평균 67.50 (범위, 51.55-99.78)건으로 ribotype 027 유행 전의 미국 병원과 유사하였다. 대부분이 병원과 연관된 CDI이고 일부 지역 사회 감염이 발생하였다. 병원 연관 CDI 원인균의 분자역학 분석에서 크고 작은 병원내 유행 및 전파가 발견되었다. 고병원성 binary toxin 생성 ribotype 027 균주가 발견되었으나 아직 수가 적었고 임상적 영향은 불명확하였다. 추후 본원 및 타병원의 CDI 발생률과 고병원성 균주의 유행에 관하여 지속적인 감시와 관리가 필요하다.; Objectives Clostridium difficile infection (CDI) is a common nosocomial infection. The emergence of hypervirulent North American pulsed-field type 1(BI/NAP1/027) strains in 2003 have changed disease severity and mortality. The main etiology of CDI is the use of antibiotics. The rate of antibiotics prescription in Korea is relatively high, thus CDI incidence in Korea could be high. Objectives of this study were to investigate the incidence of antibiotics associated diarrhea (AAD) and CDI, to identify community-onset CDI and to analyze epidemic occurrence and spread of CDI in a hospital. Furthermore, we also characterized the toxins produced by C. difficile isolates and analyzed the demographic and clinical characteristics of the CDI caused by isolates producing variable toxin in Korea. Method From September 2008 through January 2010, all patients who had diarrhea and whose physicians ordered C. difficile toxin A&B assay, direct stool CD toxin PCR, or C. difficile culture were enrolled in our study at a 900-bed tertiary care facility located in Seoul, Korea. Diarrhea was defined as unformed stools occurring more than 3 times per day on consecutive days or more than 6 times in 36 hours. When there was no reason for diarrhea except use of antibiotics in a patient, we included the case as AAD. CDI was diagnosed if a patient showed a positive toxin assay, C. difficile culture with positive toxin gene PCR, or observation of pseudomembrane by endoscopy or histology. Healthcare-associated CDI (HA-CDI) was defined when diarrhea developed at least 72 hours after admission or a patient who did not reside in healthcare facilities had to readmit within 2 months after discharge for the treatment of diarrhea. If CDI did not meet HA-CDI definition, we considered it as community-onset CDI (CO-CDI). These patients’ demographic data, including age, sex, Charlson’s score and underlying disease were studied. We also investigated utilization of urinary, respiratory, and nasogastric catheter, medication and admission history within 60 days. With cultured C. difficile isolates, multiplex PCR for detection of toxin gene (tcdA, tcdB, cdtA, and cdtB), toxinotyping and tcdC gene sequencing for identification of variant toxin, and PCR-ribotyping for figuring out the molecular epidemiology were performed. Results Fourteen HA-CDI cases occurred per month (range, 10-21). The mean incidence of HA-CDI was 67.50/100,000 patient-days by month (range, 51.55-99.78). The mean ratio of HA-CDI to AAD was 0.22 (range, 0.18-0.29). Overall, 225 patients were infected by toxigenic C. difficile and 83.6% of them (188) were diagnosed as HA-CDI. CO-CDI and toxigenic carrier comprised 5.3% (12) and 11.1% (25), respectively. All C. difficile isolates associated with diagnosis were 215 and PCR-ribotyping showed 63 distinct types, and and the most common ribotype included 27 (12.6%) of isolates. Among 143 isolates from HA-CDI, ribotype 017 was the second most common type and it showed both small and large clusters during 8 months. Of the 215 isolates, 131 (60.9%) were tcdA positive tcdB positive binary toxin negative, 12 (5.6%) were tcdA positive tcdB positive binary toxin positive, 26 (12.1%) were tcdA negative tcdB positive binary toxin negative strain, and the rest was non-toxin-producing strains. Among 12 binary toxin positive strains, 5 were ribotype 027 and all of 26 tcdA negative tcdB positive strains were identical to ribotype 017. Comparing risk factors and clinical characteristics between binary toxin positive and negative groups, there was significant more use of glycopeptides (OR, 4.881; p=0.027) in binary toxin positive group, and mucoid stool and leukocytosis were more frequently observed in binary toxin positive group (OR, 5.350; p=0.018, respectively). Comparing risk factors and clinical characteristics between tcdA positive tcdB positive and tcdA negative tcdB positive strain groups, there was significantly more COPD as underlying disease (p=0.042) and clindamycin use in tcdA negative tcdB positive strain group (p=0.001, <0.001, respectively). By logistic regression regarding risk factor associated with tcdA variant strain, use of clindamycin (OR, 5.655; 95% CI 1.873-17.075; p=0.002) and 2nd quinolone (OR, 3.683; 95% CI 1.101-12.327; p=0.034), age (OR, 0.956; p=0.007), and sex (OR, 7.202; 95% CI 1.248-41.554; p=0.027) had a significance. Conclusion The incidence of HA-CDI in our hospital was 67.50/100,000 patients-days per month (range, 51.55-99.78). It was similar to incidence of US in pre-epidemic era of ribotype 027. Most of CDI had developed in healthcare facilities and small number of CDI developed in the community. Molecular epidemiology of HA-CDI showed both small and large clusters. There was small number of hypervirulent binary toxin positive ribotype 027 strain, however, their clinical impact was unclear yet. Continuous surveillance of incidence of CDI and occurrence of hypervirulent strains is mandatory.