Klebsiella pneumoniae는 장내세균과에 속하는 세균으로서 자연계에 널리 분포하며 사람의 대장내 상재균총을 형성하며 상기도, 구강 등에도 존재한다. 현재까지 알려진 장내세균이 생성하는 ESBL의 유형은 200 가지 이상으로 매우 다양하며 본 연구에서는 임상에서 분리한 균주가 세 가지의 내성 유전자를 가지고 있는 것을 확인하였다. 세균의 항생제 내성연구와 내성 확산의 방지를 위한 역학조사에 도움을 주기 위해여 실험을 진행하였고 각기 재조합된 균주들을 3세대 cephalosporin 항생제인 ceftazidime, cefo-taxime, ceftriaxone으로 항생제 내성 발현 정도를 비교 분석하였다.
<h1>서 론</h1><p>Klebsiella pneumoniae는 장내세균과에 속하는 세균으로서 자연계에 널리 분포하며 사람의 대장내 상재균총을 형성하며 상기도, 구강 등에도 존재한다. ESBL (Extended spec-trum \( \beta \)-lactamase)이란, 주로 그람음성세균이 생성하는 효소로서 Extended spectrum \( \beta \)-lactam 항생제를 무력화 시킨다. Extended spectrum \( \beta \)-lactam 항생제는 3세대 cepha-losporin 으로서 1980년대 초부터 임상에서 감염증 치료에 흔히 사용되어왔고 지금까지도 병원에서 많이 사용되는 항생제 계열이다. 근래 이들 약제에 대해 내성을 나타내는 ESBL생성 균의 증가가 심각한 문제로 대두되었다. 현재 임상에서 나타나는 ESBL의 종류는 다양한데 주로 TEM형, SHV형, CTX-M형이 나타난다. TEM형은 1960년대 초에 그리스에서 Temoniera라는 패혈증환자의 검체에서 분리된 E. coli로 부터 처음으로 검출되어 보고되었다. 그래서 이 환자의 이름을 따서 TEM형이라고 명명하였다. SHV형은 sul-phydryl variable의 약자로 표시한 것인데 주로 K. pneumo-niae의 chromosome에 존재한다. 하지만 plasmid에 매개되어 자주 E. coli에서 발견된다. SHV형은 1980년대에 독일에서 분리된 Klebsiella ozaenae 균주에서 처음 검출되었다. CTX-M형은 1986년에 일본에서 non-TEM, non-SHV형이 처음 발견 되었는데 이때 \( \beta \)-lactam 항생제를 연구하기 위해 사용한 개의 변으로부터 분리한 E. coli 균주에서 처음으로 검출되었다. 이 CTX-M형 ESBL은 cefotaxime에 강한 내성을 보였다고 해서 이 cefotaxime 항생제의 이름을 따서 CTX-M이라고 명명하였다. 그리고, 유전자의 표기는 통상적으로 \( \beta \)-lactamase의 약어로 bla를 이탤릭체로 앞에 붙이고 그 뒤에 형별의 이름을 아래첨자로 표기하는 데 예를 들어 TEM형 유전자는 \( {\mathrm{bla}}_{\mathrm{TEM}} \), SHV형 유전자는 \( {\mathrm{bla}}_{\mathrm{SHV}} \), CTX-M형 유전자는 \( {\mathrm{bla}}_{\mathrm{CTX-M}} \)으로 표기한다.</p><p>현재까지 알려진 장내세균이 생성하는 ESBL의 유형은 200 가지 이상으로 매우 다양하다. TEM형과 SHV형은 TEM-1, TEM-2, SHV-1의 아미노산 중 1-4개가 유전자의 점 변이(point mutation)에 의하여 다른 아미노산으로 치환됨으로써 TEM-1, TEM-2, TEM-3, SHV-1, SHV-2, SHV-3 등으로 새로운 형들이 보고되었다. ESBL 유전형은 국가에 따라 다른데, 프랑스에는 TEM-3, 미국에는 TEM-10, TEM-12 및 TEM-26, 그리스에는 SHV-5가 많은 것으로 알려졌으며, 우리나라에서는 TEM-52, SHV-2a, SHV-5, SHV-1등이 많이 보고되었다. 또한 CTX-M형 ESBL은 1989년 독일에서 분리된 E. coli에서 처음 발견되었으며, 이후 유럽, 남아메리카, 동아시아, 아프리카 등 전 세계 여러 국가에서 보고되었다. 감수성인 세균은 항균제를 생성하는 미생물이나 근원을 알 수 없는 미생물로부터 내성 유전자를 획득하는 데 그 기전은 내성유전자 DNA가 plasmid에 위치해 있을 때는 plasmid가 전달될 때 함께 다른 세포로 이동하여 내성을 발현한다.</p><p>ESBL 생성균주들은 주로 plsmid 매개성으로 plsmid를 통하여 내성을 다른 균주로 이동시키는 것으로 알려졌다. 여러 가지 \( \beta \)-lactamase유전자는 plasmid에 위치하므로써 다른 세포로 전파가 되는데 이 유전자는 plasmid 내의 transposon 또는 integron에 위치함으로 내성인자의 수평 전이가 가능하게 되는 것이다. 근래 plasmid에서 관찰되는 내성유전자의 대부분은 다른 미생물의 염색체에서 유래된 것으로 추정된다. 예를 들면, plasmid성 SHV-lactamase 유전자는 K. pneumoniae의 염색체에서 비롯되었고, CTX-M \( \beta \)-lactamase 유전자는 Kluyvera spp.의 염색체에서 유래되었다고 추정된다. 또한 plasmid에는 많은 내성유전자가 포함되어 있는데 과거 1970년대 까지만 해도 2-3가지의 plasmid를 보유한 세균이 드물었으나 근래 분리한 장내세균 중에는 5-6가지의 plasmid를 보유한 것이 흔하다. 뿐만 아니라 한 종류의 plas-mid 가 각기 다른 종류의 \( \beta \)-lactamase 유전자를 가지고 있기도 한다. 이러한 많은 내성유전자를 가지며 여러 가지의 항생제에 내성을 일으키는 세균의 출현은 지역에 따라서 차이가 많으며, 같은 병원 안에서도 병실에 따라서 다를 수 있고, 중환자실분리 세균 중에는 내성세균이 특히 많다.</p><p>본 연구에서는 임상에서 분리한 균주가 세 가지의 내성 유전자를 가지고 있는 것을 확인하였다. 이 세 가지 유전자를 각기 분리하여 PCR과 염기서열분석 등을 이용하여 그 유전적 형별을 규명하고 접합과 형질전환 등을 이용하여 유전자를 재조합하여 균주를 배양시켰다. 이렇게 각기 재조합된 균주들을 3세대 cephalosporin 항생제인 ceftazidime, cefo-taxime, ceftriaxone으로 항생제 내성 발현 정도를 비교 분석하였다.</p><p>세균의 항균제에 대한 내성조사는 적절한 항균제를 선택하여 세균에 감염된 환자의 치료에 도움이 되고, 내성 세균에 대한 대책을 세우기 위해서 필요한 중요한 일이라고 생각된다. 따라서 세균의 항생제 내성연구와 내성 확산의 방지를 위한 역학조사에 도움이 되고자 본 연구를 시행하였다.</p>