5년간 한 기관에서 유행한 Clostridium difficile PCR ribotype 017과 018 균주의 분자역학적 분석

Abstract

배경 및 목적 Clostridium difficile infection (CDI)는 중요한 병원 획득 감염 중 하나이다. 지역별로 균주의 분포가 달라서 북아메리카와 유럽에는 고병원성 C. difficile 균주 (hypervirulent ribotype 027/BI/ NAP1)가 유행하는 반면, 국내에서는 PCR ribotype 018균주(A+B+CDT-)와 PCR ribotype 017균주 (A-B+CDT-)가 유행하고 있다. 이번 연구의 목적은 국내 일개 병원에서 2009년부터 2013년까지 5년간 수집한 PCR ribotype 017 (RT017)과 PCR ribotype 018 (RT018)균주의 클론성과 항생제 내성의 변화를 추적 관찰하는 것이다.

방법 2009년 1월부터 2013년 12월까지 수집한 1,605 균주들을 대상으로 독소 유전자 multiplex PCR과 PCR ribotyping을 시행하였다. 병록지를 후향적으로 검토하여 병원 획득 CDI를 선별하였다. C. difficile RT018균주 207주와 RT017균주 201주를 대상으로 MLVA 분석을 하였고 주요 항생제 최소억제농도(minimum inhibitory concentration, MIC)를 측정하였다. MLVA 분석은 CDR4, CDR5, CDR9, CDR48, CDR49 그리고 CDR60의 MLVA loci의 PCR을 하여 genotyping을 하고 Bionumerics software (Version 5.1; Applied Maths NV, Sint-Martens-Latem, Belgium)를 이용하여 Minimum spanning tree analysis (Summed tandem-repeat distance ≤2 기준)를 하였다. Clindamycin, moxifloxacin, metronidazole과 vancomycin은 Etest로 최소억제농도를 측정하였고, piperacillin/tazobactam과 rifaximin은 한천배지희석법을 이용하였다.

결과 2009년 1월부터 2013년 12월까지 수집한 총 균주 수는 1,605개 이었고 중복 검사, 설사가 없는 환자 및 소수의 지역사회 감염 등을 제외한 병원 획득 감염에서 분리된 것은 총 789균주 (49.2%) 이었다. 독소 발생 유전자의 분석 결과 A+B+CDT-균주는 전체의 67.2% (530/789), A-B+CDT-균주는 전체의 25.7% (203/789) 그리고 binary toxin 양성인 A+B+CDT+균주는 3% (24/789) 였다. A-B+CDT-균주는 모두 RT017이었고, A+B+CDT-균주 중 207 균주가 RT018이었다. 두 ribotype의 년도 별 분포는, RT018은 2009년 28.9% (37/128), 2010년 33% (60/182), 2011년 28.5% (45/158), 2012년 30.1% (52/173) 그리고 2013년 8.8% (13/148)의 분포를 보였다. C. difficile RT017균주는 2009년 15.6% (20/128), 2010년 32.4% (59/182), 2011년 31.6% (50/158), 2012년 16.8% (29/173) 그리고 2013년 29.1% (43/173)의 분포였다. 이 두 ribotype은 전체 HA-CDI의 50% 정도를 차지하였다. 총 408 균주를 대상으로 MLVA를 시행한 결과, RT018은 78 MLVA types으로 6개의 clonal complex (CC)를 형성하였다. 년도 별 MLVA type의 분포는 2009년 21 MLVA type, 2010년 27 MLVA type, 2011년 22 MLVA type, 2012년 23 MLVA 그리고 2013년 10 MLVA type으로 구성되었다. 주요 CC-I은 전체 207균주의 71.5% (n=148)를 포함하고 51 MLVA type으로 구성되었다 [2009, 83.8% (31/37); 2010, 93.3% (56/60); 2011, 42.2% (19/45); 2012, 59.6% (31/52); 2013, 84.6% (11/13)]. 반면에 CC-II에는 10 MLVA type의 36균주가 포함되어있으며, 주로 2011년 (n=23)과 2012년 (n=11)균주로 구성되었다. 64 MLVA types으로 구성된 RT017은 5개의 clonal complex을 형성하였다. 년도 별 MLVA type의 분포는 2009년 16 MLVA type, 2010년 22 MLVA type, 2011년 19 MLVA type, 2012년 11 MLVA 그리고 2013년 12 MLVA type으로 구성되었다. 가장 큰 CC-A는 42 MLVA type의 165균주 (82.1%)로 구성되어있으며 2010년도부터 2013년도의 대부분의 균주들이 포함되어있다 [2009, 20% (4/20); 2010, 94.9% (56/59); 2011, 96% (48/50); 2012, 86.2% (25/29); 2013, 76.7% (33/43)]. RT018균주는 2011년에 CC-II가 급격히 증가한 후 2012년 기존의 CC-I으로 회복되는 반면, RT017균주는 2010년 CC-A가 급격히 팽창한 후 2013년까지 유지되었다. C. difficile RT018 207 균주의 항생제 감수성 검사 결과, clindamycin와 moxifloxacin은 각각 97.6%과 98.6%으로 높은 내성율을 보인 반면에 vancomycin은 매우 낮은 내성율을 보였다 (1.4%). Clindamycin, moxifloxacin과 vancomycin의 MIC50은 각각 >256, >32, 0.19ug/ml이고, MIC90은 >256, >32과 0.5ug/ml이었다. C. difficile RT017 201 균주의 항생제 감수성 검사 결과, clindamycin와 moxifloxacin은 각각 100%과 98.5%의 높은 내성율을 보였다. Clindamycin과 moxifloxacin의 MIC50은 각각 >256, >32ug/ml이고, MIC90은 >256, >32ug/ml으로 나타났다. C. difficile RT017과 RT018의 모든 균주들은 metronidazole과 piperacillin/tazobactam에 대해 감수성이 높았다 (MIC90, 0.094, 16ug/ml). 반면 rifaximin에 대해서 RT017은 88.1%의 내성율을 보인 반면에 RT018은 8.2%로 내성률이 매우 큰 차이를 보였다 (MIC50 and MIC90: >64, >64 vs. 0.0038, 0.5ug/ml). 항생제 감수성 결과에 상관없이 각 항생제의 MIC를 연도별 값으로 비교하면 RT018균주에서 clindamycin, moxifloxacin, rifaximin, piperacillin/tazobactam 및 metronidazole의 MIC는 통계적으로 유의하게 증가하였고, RT017균주는 moxifloxacin과 metronidazole의 MIC는 증가 vancomycin의 MIC의 감소를 보였다.

결론 5년동안 한 대학병원에서 유행한 RT017과 RT018균주는 각각의 밀접한 클론 연관성을 보였다. C. difficile RT017과 RT018균주는 clindamycin과 moxifloxacin에 대해 높은 내성율을 보였고 rifaximin에 대해서는 RT017이 RT018보다 높은 내성율을 보였다.