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미생물이야기 설사성 질환과 관련있는 E. coli는 병원혈청형 (enteropathogenic E. coli, EPEC), 독소원성 (enterotoxigenic E. coli, ETEC),
2013-08-19 09:53:48
이엠생명과학연구원

설사병과 관련있는 Eschericha coli
 
 
 A. 종류
   

  설사성 질환과 관련있는 E. coli는 병원혈청형 (enteropathogenic E. coli, EPEC), 독소원성 (enterotoxigenic E. coli, ETEC), 세포침입성 (enteroinvasive E. coli, EIEC), 장관출혈성 (enterohemorrhage E. coli, EHEC), 장관정착성 (enteroadherent E. coli, EAEC)의 5가지가 있다. 현재까지 이러한 병원성 E. coli를 장내에 상재하는 비병원성 E. coli와 감별하는 특이도가 높은 생화학적 검사는 없다. 혈청형 시험은 5가지 병원성 E. coli의 병인성을 확인하는 한가지 방법은 될 수 있지만 설사 질환의 원인균으로 확진하려면 DNA 탐침법 및 조직배양 세포독성 시험 등으로 verotoxin 생성과 조직 침입성 등의 병인 기전에 대한 시험을 해야 한다. 따라서, 병원성 E. coli의 동정은 연구기관이나 표준 참고검사실에서만 시행되고 있으며 통상 검사만 시행하면 병원성 E. coli를 찿을 수 없다. 병원성 E. coli는 서로 다른 병인 기전과 독특한 증상을 유발한다. 따라서 일반 세균검사실에서는 주치의가 환자의 증상, 연령 등의 임상적 소견을 토대로 E. coli 혈청형을 의뢰되었을 때나 모든 혈변 검체에 대하여 장관출혈성 (enterohemorrhagic) E. coli를 선별 동정하기도 한다.
     보고 방법은 검사가 의뢰된 혈청형과 검사실에서 시행하고 있는 균종에 대해서만 보고한다. 예로 E. coli O157:H7이 의뢰되었다면 "E. coli O157:H7 배양 음성 (Culture negative for E. coli O157:H7)"으로 보고한다.


 
 
 B.EHEC

 
  ⓐ임상적 의의
    

 EHEC는 무증상 보균자, 단순 설사, 출혈성 장염, hemolytic uremic syndrome (HUS)의 다양한 임상 양상을 나타낸다. HUS는 급성 신부전, 혈소판감소증, 미세혈관병성 용혈성 빈혈이 특징인 증후군으로서 혈변 설사 후 1주경에 특징적인 증상이 발현한다. 이 질환은 소아 급성 신부전의 흔한 원인으로 사망률이 매우 높다. 출혈성 장염은 복통과 물설사 후에 하부 위장관 출혈과 유사한 혈변이 발생하는 질환으로서 발열이 거의 없고 대변 내의 백혈구수 증가가 없는 것이 다른 염증성 장염과의 감별점이다. 발병 기전은 Verotoxin 또는 Shiga-like toxin이 장점막에 정착한 후 장점막을 흩어내는 AE (attachment elongation) 기전에 의해 장점막 손상을 일으킨다. HUS이나 출혈성 장염은 장점막에 정착한 균종의 독소가 신장 또는 장에 공급하는 말초혈관과 미세 혈관의 내피세포로 이행되어 나타난다.
     EHEC는 주로 동물의 위장관에 상재하기 때문에 사람의 감염은 대부분 오염된 육류를 섭취한 후에 감염되며 폭발적 감염은 오염된 육류제품 또는 멸균하지 않은 우유가 공급된 지역에 발생한다. 또한 이 균종은 치즈에서도 분리되는 경우가 있다. 가장 흔한 감염 혈청형은 O157:H7이지만 EPEC의 혈청형으로 알려졌던 O26:H11과 O111도 verotoxin을 생성하여 출혈성 장염을 일으킨다. 진단은 대변 내의 verotoxin과 EHEC 균주를 검출하면 가능하다. Verotoxin 검출은 세포배양을 해야 하므로 세균검사실에서는 배양법으로 진단한다. EHEC는 sorbitol을 발효하지 못하는 특징이 있으므로 유당(lactose)대신 sorbitol을 첨가한 MacConkey 배지에 24시간 배양한 후 sorbitol 음성인 집락을 선별한다. 주의할 점은 EHEC 이외의 E. coli 중에서도 5% 정도는 sorbitol 음성이므로 반드시 혈청형 시험으로 확인한다. 또한 E. hermanii 균주는 O157 항혈청에 위양성을 보일 수 있기 때문에 생화학적 동정 시험으로 E. coli를 확인해야 한다. E. hermanii는 cellobiose를 발효하고 potassium cyanide에서도 성장하며 황색 색소를 형성하는 점이 E. coli와의 감별점이다. 대변에 적은 수의 EHEC가 있을 때에는 검출이 어렵고 특히 증상 발현 후 5일이 지난 뒤에 채취한 검체로 배양하면 위음성 결과를 보일 수 있다.
 
  
 ⓑ 배지 관찰
 
  Sorbitol-MacConkey 한천배지에서 sorbitol을 발효하지 않으므로 무색 집락이다.
통상적 장내 세균 배지에서는 유당 양성이므로 비병원성 E. coli와 구별할 수 없다.
 
 
 
 ⓒ 동정
 
 Sorbitol-MacConkey 한천배지를 사용하지 않을 때는 5-10개의 유당 양성 집락으로 sorbitol 발효 시험을 한다.
5-10개의 sorbitol 음성 집락을 O157 항혈청과 H 항혈청 시험을 한다.
O157 항혈청에 응집이 있는 모든 집락은 생화학적 동정 시험을 하여 확인한다. E. hermannii 균종은 O157 항혈청에 응집을 일으킨다.
 
 
 
 ⓓ 병원성 시험
병원성 조사는 대변 내에 verotoxin과 verotoxin 생성 균을 찾아내는데 그 목적이 있으며, verotoxin은 E. coli O157:H7과 E. coli O157:H7 이외의 verotoxin 생성하는 일부 균종에서 생성될 수 있다. 그러나 모든 E. coli O157:H7 혈청형이 verotoxin을 생성하지는 않는다.
 O157 항혈청에 응집되는 5-10개의 E. coli 집락을 참고기관에 의뢰하여 병원성 시험을 시행한다.
대변 검체는 E. coli O157:H7 혹은 다른 균종에 의한 verotoxin 생성을 확인하기 위해 참고검사실이나 공인 기관에 보낸다.
 
 ⓔ 보고 방법
검사가 의뢰된 혈청형과 검사실에서 시행하고 있는 균종명에 대해서만 보고한다. 예로 E. coli O157:H7이 의뢰되었다면 "E. coli O157:H7 배양 음성 (Culture negative for E. coli O157:H7)"으로 보고한다.
 
 
 C.ETEC

   
 ⓐ 임상적 의의
      ETEC는 개발도상국가의 설사질환의 흔한 원인균으로서 소아 설사와 여행자 설사를 일으킨다. 이 균종은 plasmid에 의하여 콜레라 독소와 유사한 이열성 및 내열성 장내독소를 생성한다. 발병 기전은 균종이 fimbriae에 의해 소장의 표피세포에 부착한 후 장내독소를 생성하게 되고 이열성 독소와 내열성 독소는 각각 장점막 세포에서 adenylate cylase와 guanylate cyclase를 자극하여 설사를 일으킨다. ETEC는 108 이상의 많은 균종수가 있어야만 증상을 일으키며 주로 오염된 물과 음식에 의해 전파된다. 세균검사실에서는 통상적으로 ETEC를 검출할 필요는 없으나 집단적 폭발에 의한 감염이 유행할 때는 역학적 조사와 함께 공인 기관이나 참고검사실에 의뢰한다. 치료 약제로는 trimethoprim-sulfamethozaxole과 quinolone제제가 흔히 사용되며 여행자들에게는 예방약제로도 쓰인다.
  
 ⓑ 배지 관찰
일차 장내 세균용 배지에서는 ETEC와 비병원성 E. coli를 구별할 수 없다.
  
 ⓒ병원성 시험 
ETEC에 의한 설사질환의 진단은 장내독소를 확인하는 것이며 이를 위해 E. coli로 동정된 10개의 집락으로 이열성 (LT) 또는 내열성 (ST) 장내독소 생산능이 있는지를 시험한다.

 분리 집락과 변 검체를 참고기관에 의뢰한다.
상품화된 효소면역법, 라텍스 응집법 또는 DNA 탐침 키트로 병원성 시험을 한다.
 
 
 D. EIEC
   
 ⓐ임상적 의의
   

  EIEC는 이질성 장염과 유사한 증상을 나타내는 설사 질환으로서 O124:NM, O124:H7, O126:H30, O135:NM, O136:NM, O143:NM, O144:NM, O152:NM 등의 혈청형이 이에 속한다. 오염된 음식물에 의해 폭발적으로 발생하는 경우도 있으며, O124과 같은 혈청형은 산발적으로 분리되기도 한다. EIEC는 생화학적 반응이 다양하며 대부분은 운동성, 유당, lysine decarboxylase 음성이다.

 
  ⓑ 진단은 장점막 침입성 인자인 세포 외막 단백질을 DNA 담침법이나 효소면역법 또는 세포배양법으로 검출한다.

 
 
 E. EPEC

EPEC는 1940-1960년 사이에 유아 설사의 폭발적 감염이 있었으나 1970년대 이후에는 급격히 감소되어 현재는 산발적인 유행만 발생하고 있다. EPEC에 속하는 O 혈청형은 26, 55, 86, 111, 114, 119, 125, 126, 127, 128, 142, 158 등이며 통상적으로 검사할 필요는 없고 폭발적 유행이 있을 때만 역학적 조사가 권장된다. 대부분의 EPEC는 fimbria가 HEp-2 cell에 달라붙는 성질로 다른 E. coli와 감별되며 이 국소적 부착인자는 50-70 MDa 크기의 EPEC adherence (EAF) plasmid에 의해 생성되고 장점막 상피세포에 달라붙는 AE 부착인자는 염색체 유전자에 의해 조절된다. EPEC의 일부 혈청형은 verotoxin이 있지만 내열성 또는 내열성 독소는 없다. EPEC의 발병 기전은 fimbria에 의해 국소적으로 장점막에 부착한 후 AE 부착인자가 장점막을 손상시키는 것으로 추측하고 있으나 아직까지도 정확한 병독성 인자와 발병 기전은 밝혀지지 않았다.




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