Acinetobacter spp.의 carbapenem 내성 양상과 분자유전학적 특성

Abstract

[한글]

근래 extended-spectrum β-lactamase 등의 효소를 생성하는 다제 내성 Acinetobacter spp.가 증가함에 따라서 carbapenem의 사용이 증가하였고, 결국은 이 약제에 내성인 균주가 증가되기 시작하였다. Acinetobacter spp.의 carbapenem제 내성기전은 class B와 D carbapenemase에 의한 항균제의 불활화가 가장 중요하다. Acinetobacter spp.가 흔히 생성하는 metallo-β-lactamase (MBL)은 IMP, VIM 등이 있으나. 최근 국내 분리 균주의 MBL 생성에 대한 연구는 많지 않다.최근 OXA carbapenemase를 생성하는 Acinetobacter spp.가 영국, 프랑스 등의 여러 나라에서 증가하고 있으며, 국내에서도 집단발생이 보고된 바 있었다. 그러나 OXA carbapenemase 내성유전자의 분자유전학적 성상과 OXA carbapenemase 생성 세균의 항균제 내성에 대해서는 아직 규명되지 않는 부분이 많고 특히 국내에서는 이에 대한 연구가 거의 없다. 본 연구에서는 국내 병원에서 분리되는 Acinetobacter spp.의 carbapenem 내성 양상과 기전 및 분자역학적 성상을 규명하고자 하였다.2006년 5월에서 11월까지 고려대학교 병원 (안암, 구로, 안산)과 연세대학교 병원 (세브란스) 환자에서 분리된 Acinetobacter spp. 균주를 대상으로 항균제 감수성을 시험하였고, MBL과 OXA carbapenemase 생성균을 검출하였다. OXA형과 ISAba1의 유무에 따른 carbapenem 내성과 가수분해능을 비교하였고, MBL 및 OXA형 carbapenemase 생성균의 염색체 DNA의 pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) 성상을 분석하였다.Acinetobacter spp.의 imipenem 내성율은 세브란스의 경우 38%였고, 안암 4%, 구로 22%, 안산병원이 8%로 일부 병원에서 높았다. Imipenem 내성주 중 MBL의 비율은 병원에 따라 달랐고, 안암, 구로 및 안산병원에서 분리된 MBL 생성 균주 9주는 모두 IMP-1 생성 균주였고, 세브란스 분리 MBL 생성 균주는 VIM-2와 SIM-1 생성 균주가 각각 2주와 4주였다.MBL 내성 유전자는 모두 class 1 integron에 있었고, 그 크기는 약 3.0 kb (IMP-1), 5.5 kb (VIM-2) 및 1.8 kb (SIM-1)로 다양하였다. 안암병원에서 분리된 IMP-1 생성 Acinetobacter spp. 균주 7주에 대한 colistin의 MIC는 4 μg/ml 이상으로 모두 내성이었다.OXA carbapenemase 내성유전자 검출이 시험된 171주 중 blaOXA-51-like와 ISAba1 동시 양성인 균주는 75주, blaOXA-23-like 양성인 균주는 25주이었다.Carbapenem의 MIC는 blaOXA-51-like와 ISAba1 동시 양성인 균주 보다 blaOXA-23-like 양성인 균주에서 더 높았다. Tigecycline에는 대부분의 시험균주가, colistin에는 시험 균주 모두가 감수성을 나타내었다.임의로 선택하여 염기서열 분석한 6주의 blaOXA-23-like 유전자는 모두 blaOXA-23이었고, 6주의 blaOXA-51-like 유전자 중 4주의 유전자는 blaOXA-83이었고, 2주의 유전자는 새로운 OXA carbapenemase 유전자이었다. PFGE 분석으로 blaOXA-23-like와 blaOXA-51-like 양성 균주에 의한 집단발생이 흔함을 알 수 있었다.결론적으로 국내분리 Acinetobacter spp. 중에 carbapenem 내성균주는 흔하며, MBL 생성 균주는 2차병원에도 있고, OXA carbapenemase 생성 균주는 흔할 뿐 아니라 병원내 집단발생도 있었음을 알 수 있었다. MBL과 OXA carbapenemase 생성 균주의 확산은 carbapenem 내성 Acinetobacter spp.에 의한 감염증 치료를 어렵게 할 것이므로 이러한 내성균의 확산을 막기위한 대책이 시급할 것으로 사료된다.

[영문]Recent increase of extended-spectrum β-lactamases-producing and multidrug-resistant Acinetobacter spp. resulted in increasing use of carbapenems, and then carbapenem-resistant strains started to increase. Class B and D carbapenemases productions are the most important carbapenem resistant mechanisms in Acinetobacter spp. Although carbapenem-resistant Acinetobacter spp. often produce metallo-β-lactamase (MBL), such as IMP and VIM enzymes, there are few studies on MBL production of recent isolates in Korea.Recently, OXA carbapenemase-producing Acinetobacter spp. have been increasingly reported in the UK, France, etc, and a nosocomial outbreak was reported in Korea. However, molecular characteristics and antimicrobial resistance of these enzyme-producing isolates have not precisely understood.In this study, it was aimed to determine carbapenem resistance patterns and mechanisms, and molecular epidemiologic characteristics of clinical isolates of Acinetobacter spp. which were collected from Korean patients.Clinical isolates of Acinetobacter spp. were collected from four university hospitals, Korea University Hospitals (Anam, Kuro, and Ansan) and Yonsei University Hospital (Severance), during May to November in 2006. Antimicrobial susceptibility testing was performed, and MBL- and OXA carbapenemase-producing isolates were detected. Carbapenem resistance and hydrolytic activities were compared depending on OXA types and presence of ISAba1. Pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) were performed to determine epidemiologic features.The imipenem resistance rates of Acinetobacter spp. at Severance, Anam, Kuro and Ansan Hospitals were 38%, 4%, 22% and 8%, respectively. The proportion of MBL producers and MBL types varied depending on hospital. Nine isolates from Anam, Kuro and Ansan had IMP-1, whereas 2 and 4 isolates from Severance had VIM-2 and SIM-1, respectively.All MBL genes were carried by class 1 integrons with approximate sizes of 3.0 kb (IMP-1), 5.5 kb (VIM-2), and 1.8 kb (SIM-1). MICs of colistin for 7 isolates of IMP-1 producing Acinetobacter spp. from Anam Hospital were ≥4 μg/ml, which was resistant.Among 171 isolates tested, 75 isolates had both blaOXA-51-like and ISAba1, and 25 had blaOXA-23-like.Carbapenem MICs were higher for isolates with blaOXA-23-like than those with both blaOXA-51-like and ISAba1. Most strains were susceptible to tigecycline, and all were susceptible to colistin.Sequencing analysis of blaOXA genes from randomly selected isolates revealed 6 isolates with blaOXA-23, 4 isolates with blaOXA-83 and 2 isolates with new blaOXA genes. PFGE patterns suggested outbreaks were common with blaOXA-23-like and blaOXA-51-like positive Acinetobacter spp.It is concluded that, in Korean hospitals, carbapenem-resistant Acinetobacter spp. were prevalent, that MBL-producing strains were also found in secondary-care hospital, and that OXA carbapenemase-producing isolates were prevalent with evidence of frequent outbreaks. Treatment of infected patients with Acinetobacter spp. will become more difficult in the future with the dissemination of MBL and OXA carbapenemase-producing strains disseminate further. Further studies are urgently required for prevention of dissemination of carbapenem-resistant Acinetobacter spp.