Pseudomonas aeruginosa는 포도당 비발효 그람음성간균으로 다양한 감염증을 유발하는 동시에 염색체성 \( \beta \)-lactamase 생성으로 항균제에 자연내성을 가진 균이다. 이러한 P. aeruginosa의 carbapenem에 대한 내성은 serine기가 있는 serine \( \beta \)-lactamase 혹은 금속 \(2\)가 이온 (\( \mathrm{Zn}^{2+}\) 등)을 필요로 하는 metallo-\( \beta \)-lactamase을 통한 carbapenem의 가수분해로 이루어진다. 후자인 MBL의 경우 integron의 분포가 그람 음성 세균에서의 항균제 내성 출현과 전파에 중요한데, 본 연구에서는 이에 대한 항균제 내성의 분포와 변화, integron의 유전학적 특징을 분석한다.
<h1>서론</h1> <p>Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa)는 호기성의 포도당 비발효 그람음성간균으로 주로 기회감염을 일으키며, 눈의 감염, 외이도염, 골수염, 뇌수막염, 심내막염, 폐렴, 요로감염, 균혈증 등 다양한 유형의 감염증을 유발한다. 그리고 이 균은 세포외막에 특이적인 porin을 갖고 있고, 염색체성 \( \beta \)-lactamase를 생성하여, 광범위 \( \beta \)-lactam 제제 일부를 포함한 여러 항균제에 자연내성을 갖지만, ceftazidime, piper-acillin, ticarcillin 등에는 감수성을 나타낸다. P. aeruginosa감염에는 imipenem, meropenem, ertapenem 등 carbapenem 계열의 항균제가 선택치료제로 사용되고 있지만, 이러한 약제에 대한 내성균도 나타나고 있으며, 그 내성의 기전은 세포외막 단백질의 변이, 염색체성 AmpC \( \beta \)-lactamase의 과량생성, car-bapenem을 가수분해하는 \( \beta \)-lactamase의 생성(carbapenemase) 등이 있다. 이들 중 P. aeruginosa의 carbapenem에 대한 내성을 획득하는 가장 중요한 기전은 \( \beta \)-lactamase의 생성이며, carbapenem을 가수분해하는 \( \beta \)-lactamase의 유형으로는 활성 중심에 serine기가 있는 serine \( \beta \)-lactamase (Ambler class A형 및 D형 \( \beta \)-lactamase)와 활성 중심에 금속 2가 이온 (\( \mathrm{Zn}^{2+}\) 등)을 필요로 하는 metallo-\( \beta \)-lactamase (MBL, mbler class B형 \( \beta\)-lactamase)로 나눌 수 있다.</p> <p>그 중 Class B carbapenemase 효소는 penicillin, cepha-losporin, carbapenem 등 monobactam을 제외한 \( \beta \)-lactam 항균제 대부분에 가수분해 활성이 있고, clavulanic acid에 의해 억제되지 않으며, EDTA에 의해서 활성이 억제된다. Class B carbapenemase인 IMP (active on imipenem)형은 1988년 일본에서 분리된 P. aeruginosa에서 처음 발견되었으며, 지금까지 17가지 이상의 변종이 보고되어 있고(http://www.la-hey.org/Studies/) 국내에서는 IMP-1을 생성하는 P. aerugino-sa와 Acinetobacter baumannii가 보고 된 바 있다. 또한 VIM (Verona integron-encoded metallo-\( \beta \)-lactamase)형은 1999년 이태리의 P. aeruginosa에서 처음 검출되어 현재까지 11가지 이상의 변종이 보고 되었고(http:// www. lahey.org/Studies), 국내에서는 VIM-2를 생성하는 P. aeruginosa, P. putida, A. baumannii, A. genomospecies, Serratia marcescens 및 Enterobacter cloacae가 보고 된 바 있다. 최근에는 브라질, 독일 및 한국에서 분리된 P. aeruginosa에서 새로운 유형의 MBL인 SPM-1, GIM-1 및 SIM-1이 각각 보고되었다.</p> <p>또한 MBL 유전자는 integron에 존재하여 transposon 또는 plasmid를 이용하여 다른 균에 용이하게 전달될 수 있으며, integron은 재조합 효소(recombinase)를 생산하는 integrase 유전자(int1)의 염기서열에 따라 class 1-5로 구분하고, class 1, 2, 3는 주로 그람 음성세균에서 발견되고 항균제 내성과 관련이 있으며, 그 중 class 1 integron이 주로 임상적 의미를 갖는 경우가 많고, class 4, 5 는 Vibro species에서만 발견된다. Class 1 integron에는 5\(' \)보존지역과 3\(' \)보존지역이 있고 그 사이 가변영역(variable region)이 존재하는데 이 가변영역 내의 re-combination site (attI1) 유전자 위치에 내성관련 유전자 집단인 gene cassette가 삽입됨으로써 그람음성 세균의 항균제 내성에 관여하게 되고 IMP, VIM 및 GIM 유전자는 대부분 class 1 integron안에 gene cassette로 존재한다.</p> <p>따라서 integron의 분포와 특징에 대한 연구는 그람 음성 세균에서의 항균제 내성 출현과 전파를 추적하는데 있어 매우 중요한 역할을 하므로 본 연구에서는 항균제 내성의 분포와 변화, integron의 유전학적 특징을 살펴보고자 하였다. 그리고 현재까지 MBL 획득에 관여하는 것으로 알려진 기전은 plas-mid, integron, transposon, insertion sequence common re-gion이 있는데 이들은 동시에 많은 내성유전자를 운반할 수 있으므로 carbapenem 내성 세균의 출현 및 확산은 carbape-nem계 항균제를 포함한 대부분의 \( \beta \)-lactam항균제에 대한 활성을 낮추어 감염증 치료시 선택압을 가중시킬 수 있다. 이에 본 연구에서는 부산에 있는 고신대학교 복음병원에서 분리된 carbapenem계 항균제 내성 P. aeruginosa를 대상으로 MBL 유전형을 규명함으로써 내성세균의 감염증 치료지침 및 확산방지책 마련에 기초 자료를 제공하고자 하였다.</p>