서울特別市 保健環境硏究院報 第41號	(2005)

Report of S.I.H.E., 41:295～301	(2005)

종합병원 종사자에서 분리된 황색포도상구균의

장독소 및 항생제 감수성에 관한 연구

역학조사팀

김무상․한창호․승현정․진영희․지형선․오영희․최병현

Enterotoxic Characteristics and Antibiotics

Susceptibility of Staphylococcus aureus Isolated

from the Personnel of a General Hospital in Seoul

Epidemioligy Team

Moo-sang Kim, Chang-Ho Han, Hyun-jeung Seung, Young-hee Jin,

Hyoung-sun Chi, Young-hee Oh and Byung-hyun Choi

Abstract

This study was carried out to investigate the biochemical characteristics and antibiotic resistances of Staphylococcus aureus isolated from 180 specimens which were a General Hospital personnel in Seoul. Of these clinical specimens, 40 strains(22.2%) were Staphylococcus aureus. The detection rates of Staphylococcus aureus, each 60 samples isolated from Nasal cavity, Finger Nail and Hands of a Hospital Personnel were 13.3%(8 strains), 18.3%(11 strains) and 35%(21 strains) respectively. At fifteen isol-ates(37.5%), Staphylococcus enterotoxin C(sec) Toxin was produced. In these fifteen isolates(37.5%) that were Nasal cavity: 25%(2/8 strains), Finger Nail: 36.4%(4/11 strains) and Hands: 42.9%(9/21 strains). In susceptibility test of the 15 kinds antibiotics, 11 kinds(73.3%) of antibiotics showed resistance. It was Penicillin(100%), Ciproflox-acin(73.8%), Oxacillin(66.7%), Cefepime(64.3%), Cefotetam(61.9%), Ampicillin (59.1%) and Erythromycine(57.1%). Also they were very highly multi-drug resistance pattern to 15 antibiotics as follow : all 40(100%) strains showed antibiotic resistance to more than one (kind of antibiotics) of the 15 kinds antibiotics, 13 isolates (32.5%) were P pattern. And 9 isolates(22.5%) were AM-FEP-CTT-CIP-CC-E-GM-IPM-OX-P pattern, 4 isolates (10.0%) were AM-FEP-CTT -OX-P pattern.

Key words : general hospital personnel, antibiotics resistance, enterotoxin

서  론

Staphylococcus aureus(S. aureus)는 그람 양성구균으로 사람과 동물의 피부에 상재하는 정상세균이지만 적당한 환경조건이 주어지면 여러 가지 질병을 일으키는 기회 감염균이다. 특히 황금색 색소를 산생하고 혈액배지에서 용혈성이며 mannitol를 발효시키는 균으로 병원성이 강하고 조직침습성이 높아 인간과 동물에 농가진, 피하 및 연조직농양, 봉와직염 등의 피부 감염증, 창상감염, 골수염, 경부임파선염, 식중독, 폐렴, 패혈증 및 뇌수막염 등의 감염증을 일으킨다고 알려져 있으며(1-3) 건강인의 약 30%가 비강과 인후 피부 등(4,5)에 이 균을 보유하고 있고 공기 가검물에서도 약 35% 오염된 현상을 나타내므로 비강을 통해 피부로 전파되기도 하고 말, 재채기, 기침 등으로 인한 감염이 증가되고 있다(6,7).

근래에 와서 대규모 병원의 병원내 감염의 문제는 더욱 심각하여 병원에 입원하기 전에는 감염증이 없었으나 입원이나 수술한 후에 병원 내에 존재하는 세균에 의해 감염된 환자의 수는 최근 더욱 증가되고 있는 것으로 보고되고 있으며(8,9) 병원 종사자의 경우 비강과 인후에는 약제내성을 나타내는 Staphylococcus aureus를 보유하고 있는 경우가 많아 이들이 병원 환경에 유해한 인자가 되기도 한다(6,7). 특히 Staphylococcus aureus는 다른 균에 비해 내성획득 속도가 빠르며 주로 β-lac-tamase를 생성하여 β-lactam계열의 항생제에 내성을 가지며 페니실린 내성균에 항균력을 가진 반합성 페니실린에도 내성을 나타내는 메티실린내성 황색포도상구균(Methicilli resistant Staphy-lococ-cus aureus, MRSA)이 1961년 영국에서 처음 보고되었다(10, 11). 국내에서도 1970년대 이후 병원내 감염증에서 MRSA의 분리가 보고되었으며(12) 현재 우리나라 경우 대부분의 대학병원과 종합병원에서 분리되는 황색포도상구균의 70% 이상이 메티실린 내성으로 보고되고 있다(13,14). 하지만 대학병원 종사자에서 분리되는 Staphylococcus au-reus의 항균제 내성율에 대해서는 정확히 알려진 바가 없다.

이에 저자들은 병원내 세균 감염의 중요한 요인인 병원종사자의 비강과 손에 존재하는 Staphy-lococcus aureus의 보균상태와 각 항생제에 대한 내성 양상을 조사하고자 하였다.

재료 및 방법

1. 조사대상

실험에 사용된 검체는 2005년 10월부터 2006년 1월까지 서울에 있는 한 종합병원의 병원종사자에 대하여 5회에 걸쳐 채취한 비강검체 60건, 손톱 60건, 손바닥 검체 60건 총 180건의 검체를 대상으로 하였으며, 대조균으로는 Staphylococus aureus ATCC 25923을 사용하였다.

2. 조사방법

비강과 손톱의 검체는 멸균된 생리식염수에 적신 멸균 면봉으로 피검자의 비강에서 비강 점액과 손톱을 swab 방식으로 채취하였고 손바닥 검체는 직접 황색포도상구균 선택배지인 난황첨가 man-nitol salt agar(MSA, Difco) 평판배지에 손을 직접 찍어 채취하였다.

3. 황색포도상구균의 분리 및 동정

황색포도상구균의 분리시험은 미국 FDA Bac-teriological Analytical Manual(8th)에 의하여 실시하였다. 황색포도상구균 선택배지인 난황첨가 mannitol salt agar(MSA, Difco) 평판배지에 도말하여 37℃에서 24시간 배양 후 선택배지에서 전형적인 성상을 나타내는 집락을 선별하여 그람염색, catalase 시험, O/F 포도당분해능 시험, coa-gulase 생성능 시험과 API Staph sys-tem (API Staph, BioMeriux SA, France)을 이용하는 Bacteriological analytical manual에 따라 황색포도상구균을 확인․동정하였다(15).

4. Enterotoxin의 면역학적 시험

Enterotoxin 검출 시험은 S. aureus 균을 BHI broth에서 37℃, 16-18시간 배양하고 여과 멸균하여 그 여과액을 시험액으로 하여 SET-RPLA (DENKA SEIKEN Co. LTD. JAPAN) Kit를 이용하였으며 제조회사의 시험방법에 따라 시험하였다.

5. 항생제 감수성 시험

분리된 황색포도상구균의 항생제 감수성 시험은 모두 Ampicillin 10 ㎍ 등 모두 15종(BBL)의 항생물질을 사용하여 디스크 확산법에 의하여 시험하였다. Mueller Hinton 배지(Difco) 10 ml에 접종하여 37℃에서 18～24시간 배양 후 시험균액을 Mac-Farland No. 0.5 표준비색에 맞추고 90 mm의 멸균 페트리디쉬 Mueller Hinton agar (Difco) 20 ml를 붓고 굳힌 다음 균액을 고르게 발랐다. 10분 후 디스크를 배지에 접종하여 37℃에서 18시간 동안 배양하였다. 배양 후 저지환의 크기를 측정하여 NCCLS(National Committee Clinical Laboratory Stan--dard)기준(16)에 의해 내성과 감수성을 판정하였다.

디스크 확산법에 의한 감수성 검사용 배지로는 Mueller Hinton agar가 가장 적합한 것으로 추천되고 있으며, 여기에 인용된 시험 방법 및 결과 해석표준치도 Mueller Hinton agar를 사용하여 표준화한 것이기 때문에 본 실험에서는 Mueller Hinton agar를 실험배지로 사용하였으며, 증균용 배지로는 Mueller Hinton broth를 사용하였다.

6. 항생제 감수성 표준균주 대조시험

항균제 디스크 감수성 검사의 정확성을 유지하기 위하여 대조균인 Staphylococcus aureus ATCC 25923균주를 잘 보관하고 수시로 이들에 대한 반응을 조사하였다.

그람양성균에 적용되는 디스크에 대해서는 Sta-phylococcus aureus ATCC 25923균주를 대조로 검사를 실시할 때마다 시험균주와 병행 검사하여 각 항균제 디스크에 대한 성능 시험표를 작성하였다

결과 및 고찰

1. 병원종사자 비강 및 손의 S. aureus의 보균상태

2005년 10월부터 2006년 1월까지, 병원종사자에 대하여 5회에 걸쳐 수거된 비강검체 60건, 손톱 검체 60건 및 손바닥 검체 60건 총 180건에서 S. aureus가 40주(22.2%) 분리되었으며 40건 중 비강 8주(13..3%), 손톱 11주(18.3%), 손바닥 21주(35%)로 분리되어 손바닥의 분리율이 가장 높게 나타냈다(표 1).

Table 1.  Isolation of Staphylococcus aureus isolated from hospital personnel in Seoul

Source	No. of tested	No.(%) of isolates
Nasal Cavity Nail	60 60	8 (13.3% ) 11 (18.3%)
Palm of the Hand	60	21 ( 35% )
Total	180	40 ( 22.2%)

2. 분리된 S. aureus의 생화학적 성상

병원 종사자에서 분리한 황색포도상구균 40 균주에 대한 생화학적 성상시험은 API Staph(bio-Merieux) Kit를 사용하였으며 결과는 표 2와 같다.

Table 2. Biochemical properties of S. aureus isolated from hospital personnel

Item	Result	Percentage of positive reaction
D-glucose	+	100
D-Fructose	+	100
Maltose	+	100
Lactose	+	93.3
D-Trehalose	+	100
Mannitol	+	100
Potassium nitrate	+	100
β-naphthyl-acid phosphate	+	100
Sodium pyruvate(VP)	+	93.3
Sucrose	+	100
N-acetyl-glucosamine	+	96.9
Argine	+	100
Urea	+	96.9
Xylitol	-	0
D-Melibiose	-	0
Raffinose	-	0
α-Methyl-D-glucose	-	0

+：more than 90%, -：less than 10%, d：11～89%

D-glucose, D-Fructose, Maltose, Lactose, D-Trehalose, Mannitol, Potassium nitrate, β-naphthyl-acid phosphate, Sodium pyruvate(VP), Sucrose, N-acetyl-glucosamine, Argine, 그리고 Urea에서는 대부분 양성이었으며, Xylitol, D-Melibiose, Raffinose, α-Methyl-D-glucose에서는 음성을 나타내었다.

3. Coagulase 생성능 시험

황색포도상구균 40주 중 병원종사자의 비강 8건(20%), 손톱 11건(27.5%), 손바닥 21건(52.5%) 에서 coagulase 양성을 나타내었는데 이는 박 등(17)의 식중독 환자에서 분리한 황색포도상구균의 coa-gulase 양성율 25.4% 보다 비강, 손톱에서는 비슷하였으나 손바닥에서는 다소 높게 나타났다.

4. Enterotoxin 검출 시험

분리된 40균주의 S. aureus에 대하여 SET-RPLA (DENKA SEIKEN Co. LTD. JAPAN) Kit를 사용하여 시험한 결과는 표 3과 같았다. 분리한 S. aureus의 Staphylococcus enterotoxin C(sec) Toxin혈청형 분포를 보면 비강의 8건 중 2건(25%), 손톱의 11건 중 4건(36.4%), 손바닥의 21건 중 9건(42.9) 즉 15건(37.5%) 모두에서 sec가 검출되었다.

이는 박 등(17)의 식중독 환자에서 분리한 황색포도상구균의 Enterotoxin 검출율 42.9% 보다는 다소 낮게 나타냈으며 Staphylococcus enterotoxin A(sea) Toxin 혈청형 분포를 나타낸 것과는 차이가 있었다.

5. 항생제 감수성 검사

Table 3. Enterotoxin detection test on 40 S. aureus isolated from hospital personnel using SET-RPLA
	Number of tested	Toxin Type
		sea	seb	sec	sed
Nasal cavity Nail	8 11			2 4
Palm of the Hand	21			9
Total	40			15(37.5%)

Kerby-Baur의 disc diffusion method(18)에 의한 항균제 감수성 시험결과는 Table 4와 같았다. 항균제별로 보면 총 40균주에 대한 15종류의 항균제 감수성 검사 결과 11종(73.3%)의 항균제에서 내성반응을 보였으며, 항균제별로는 P가 100%로 가장 높은 내성을 나타냈고, CIP은 73.8%, OX는 66.7%, FEP 64.3%, CTT 61.9%, AM 59.5%, E 57.1%, GM 40%, CC, IPM이 각각 38.1%로 비교적 높은 내성율을 보였으며, TE은 14.3%로 비교적 낮은 내성율을 나타냈고, CM, RA, SXT, VA는 100% 감수성을 보였다.

이는 최(19)의 식품에서 분리한 황색포도상구균의 항생제 Penicillin 내성률 93.5%보다는 약간 높았고, Ampicillin 내성률 93.5%보다는 낮게 나타내었지만 vancomycin에 100% 감수성을 나타낸 것과 이(20)의 혈액검체로부터 분리한 황색포도상구균이 vancomycin에 100% 감수성을 나타낸 것과는 일치된 결과를 보였다.

6. 다제내성 양상

다제내성의 양상은 Table 5와 같았다. 병원 종사자에서 분리한 S. aureus 40균주 중 40균주(100%) 모두에서 한가지 이상의 항균제에 내성을 가지고 있었으며 이 중 Penicillin 내성이 13주(32.5%)로 가장 많았으며 AM-FEP-CTT-CIP-CC---E-GM-IPM--OX-P가 9주(22.5%), AM-FEP-CTT--OX-P가 4주(10%), AM-FEP-CTT-E-OX-P (7.5%), AM-FEP--CTT-CIP-CC-E-GM-IPM -OX---P--TE, AM-FEP-CTT-CIP-E-GM-IPM-OX-P-TE가 각각 2주(5%), FEP-CTT-CIP-CC -E--GM-IPM-OX--P, AM-FEP-CTT-E-GM-IPM-OX-P-TE, AM-FEP-CTT-CIP-CC-E-OX-P, AM--FEP-CTT--E-OX, FEP-CTT-E-OX-P, GM -P, E-P가 각각 1주(2.5%)로

Table 4. Antibiotic resistance of S. aureus isolated hospital personnel in seoul from 2004 to 2005
Antibiotics	Number of isolates(%)
	Susceptible	Intermediate	Resistant
Ampicillin(AM)	26.2	14.3	59.5
Cefepime(FEP)	35.7	0	64.3
Cefotetam(CTT)	33.3	4.8	61.9
Ciprofloxacin(CIP)	19.0	7.1	73.8
Chloramphenicol(CM)	100.0	0	0
Clindamycin(CC)	52.4	9.5	38.1
Erythromycin(E)	42.9	0	57.1
Gentamicin(GM)	52.4	7.1	40.5
Imipenem(IPM)	61.9	0	38.1
Oxacillin(OX)	33.3	0	66.7
Penicillin(P)	0.0	0	100
Rifampin(RA)	100.0	0	0
Tetracycline(TE)	83.3	2.4	14.3
Trimethoprim/sulfamethoxazole(SXT)	100.0	0	0
Vancomycin(VA)	100.0	0	0

나타냈다.

Table 5. Antibiotic resistance patterns of S. aureus isolated from hospital personnel
Multiple-resistant Patterns	Resistance(%)	Source
AM-FEP-CTT-CIP-CC-E-GM-IPM-OX-P-TE AM-FEP-CTT-CIP-CC-E-GM-IPM-OX-P AM-FEP-CTT-CIP-E-GM-IPM-OX-P-TE FEP-CTT-CIP-CC-E-GM-IPM-OX-P AM-FEP-CTT-E-GM-IPM-OX-P-TE AM-FEP-CTT-CIP-CC-E-OX-P AM-FEP-CTT-E-OX-P AM-FEP-CTT-E-OX AM-FEP-CTT-OX-P FEP-CTT-E-OX-P GM-P E-P P	2(5%) 9(22.5%) 2(5%) 1(2.5%) 1(2.5%) 1(2.5%) 3(7.5%) 1(2.5%) 4(10%) 1(2.5%) 1(2.5%) 1(2.5%) 13(32.5)%	Nasal(1),Nail(1) Hand(7),Nail(2) Hand(1),Nail(1) Nail(1) Nail(1) Hand(1) Hand(1),Nail(2) Hand(1) Nasal(2),Nail(2) Nasal(1) Nasal(1) Nail(1) Hand(10),Nasal(3)
Total	40(100%)	Hand(21), Nasal(8), Nail(11)

2가지 이상의 항생물질에 대하여 다제내성을 보인 27주(67.5%)는 육(21)의 100%, 최(19)의 83.3% 보다는 낮았으며 박(17)의 7% 보다는 상당히 많이 높았다. 또한 3가지 이상의 항생물질에 대한 대성율 62.5%는 육(21)의 84.37% 보다 비교적 낮게 나타냈다.

실험결과 분리된 40균주 중 40균주(100%) 모두가 1가지 이상의 항균제에 대하여 내성을 나타냈으며 식중독 환자에서 분리한 내성률보다도 높은 내성률과 다제내성 양상을 볼때 그동안 치료과정 중 무분별한 항생제 오․사용으로 인한 세균의 항생제내성 인자의 전달 및 확산이 원인이 되어 종합병원의 원내감염이 심각한 것으로 생각된다. 미국에서는 연간 입원환자의 4천만명 중 5～10%의 환자에서 병원내 감염이 발생되고 이로 인해 3～6만명 정도가 사망에 이르러 연간 10억 달러로 의료비의 낭비로써 사회경제적 측면에서 큰 손실을 준다고 한다(22).

병원내 감염의 주된 전파경로는 직접접촉에 의한 직경이 5 ㎛ 이하인 포말핵을 통한 공기전파 등이 병원내 감염의 10～20%나 되기 때문에 병원내에 불필요한 인원의 출입을 통제함으로써 병원내 공기오염의 빈도를 줄여야 하겠으며(23), 심각한 항생제 내성 및 다제내성이 지역사회에 확산될 우려와 결국 국민의 보건관리 비용을 증대시키고, 치료가 어려운 심각한 상황을 초래하여 결국 환자의 사망률을 높이는 결과를 야기하므로 항생제 선택 및 사용에는 신중을 기하는 것이 바람직하다고 생각되며 종합병원에 대한 우리나라의 전반적인 내성율을 좀 더 정확하게 파악하기 위해서 여러 기관을 대상으로 병원내의 종사자, 환자 및 병원내의 공기 환경에 대한 종합적인 조사가 병행되어야 할 것으로 판단된다.

결  론

2005년 10월부터 2006년 1월까지 서울시내에 위치하고 있는 종합병원의 병원종사자로부터 수거된 비강 60건, 손톱 60건, 손바닥 60건, 총 180건을 대상으로 황색포도상구균을 분리․동정하였고 이들 균에 대해 생화학적 특성 및 항생제 감수성 시험을 수행하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 비강에서 13.3%(8/60), 손톱에서 18.3%(11/60), 손바닥에서 35%(21/80)가 분리되어 총 2.2% (40/180)가 분리되었다.

2. 분리한 S. aureus 40주의 enterotoxin 면역학적 분포를 보면 15건(37.5%) 모두가 Sta-phy-lo-coccus enterotoxin C(sec) Toxin를 가지고 있는 것으로 나타났으며, 이중 비강 8균주 중 2건(25%), 손톱 11균주 중 4건(36.4%), 손바닥 21균주 중 9건(42.9%)으로 검출되었다.

3. 15종의 항균제에 대한 감수성 시험결과 11종(73.3%)의 항균제에서 내성을 나타냈으며, 항균제별로는 P가 100%로 가장 높은 내성을 나타냈고, CIP은 73.8%, OX는 66.7%, FEP 64.3%, CTT 61.9%, AM 59.5%, E 57.1%, GM 40%, CC, IPM이 각각 38.1%로 비교적 높은 내성률을 나타냈다.

4. 손바닥에서 분리한 균주의 내성양상은 1제 내성 P가 10주(47.5%)로 가장 많았고, AM--FEP--CTT-CIP-CC-E-GM-IPM-OX-P가 7주(33.3%)였으며 비강균주의 내성양상은 1제 내성 P가 3주(37.3%)로 가장 많았고 AM-FEP-CTT-OX-P가 2주(25%)로 다음으로 많았다. 또한 손톱에서 분리한 균주의 내성 양상은 AM-FEP-CTT-CIP-CC-E-GM-IPM-OX-P, AM-FEP-CTT-E-OX-P 및 AM-FEP--CTT-OX-P가 각각 2주(18.2%)로 손바닥과 비강보다는 다양한 내성양상을 나타내었다.

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