2000-2004년 국내 일개 대학병원의 혈액배양에서 분리된 Escherichia coli와 Klebsiella pneumoniae에서 ESBL과 AmpC β-lactamase 생성균의 연도별 변화 및 유전형 규명

Abstract

[한글]Extended-spectrum ?-lactamase (ESBL)와 plasmid성 AmpC ?-lactamase (PABL)은 carbapenem을 제외한 대부분의 ?-lactam 항균제에 내성을 나타내기 때문에 임상적으로 중요하다. 본 연구에서는 2000년 2월에서 2004년 12월까지 세브란스병원 환자의 혈액검체에서 분리된 E. coli와 K. pneumoniae를 대상으로 ESBL 혹은 PABL 생성 세균을 검출하였다. 이들 효소 생성균 중 요즘 새롭게 증가하고 있는 CTX-M형, PER형, GES형, VEB형 ESBL의 빈도를 규명하고 PABL의 유전자형을 규명하고자 하였다. 또한 ESBL과 PABL 생성균 검출법의 민감도를 규명하고자 하였다. ESBL 검출은 DDST법과 CLSI법으로 시험하였다. 중합효소 연쇄반응으로 CTX-M형, PER형, GES형, VEB형 ESBL을 확인하였다. PABL 생성은 Hodge 변법 시험, 3D 시험, AmpC disk 시험으로 선별하였고, PABL 유전자형을 6개 군으로 구분하여 검출할 수 있는 다중 중합효소 연쇄반응을 시행하여 PABL 생성을 확인하였다.

전체 E. coli 909주 중 80주 (8.8%)가 CLSI법 혹은 DDST에 의한 ESBL 생성 확인시험 양성이었다. 전체 K. pneumoniae 377주 중 53주 (14.1%)가 CLSI법 혹은 DDST에 의한 ESBL 생성 확인시험 양성이었다. DDST와 CLSI법 ESBL 확인 시험의 감도는 E. coli에서 각각 100%와 83.8%, K. pneumoniae에서 각각 100%와 84.9%이었다. ESBL 생성 균주 중 E. coli 30% (80주 중 24주)와 K. pneumoniae 20.8% (53주 중 11주)가 CTX-M형 유전자 양성이었다.

Cefoxitin에 비감수성인 E. coli 97주 중 41주 (42.3%)와 K. pneumoniae 73주 중 26주 (35.6%)가 Hodge 변법과 3D 시험에서 양성이었고, 20주 (20.6%)와 18주 (24.7%)가 AmpC disk 시험에서 양성을 보였다. 다중 효소 연쇄 반응 시험에 양성을 보인 균주를 기준으로 Hodge 변법, 3D 시험, AmpC disk 시험의 감도는 E. coli 에서 각각 97.2%, 97.2%, 55.6%이었으며, K. pneumoniae에서는 각각 96.2%, 96.2%, 69.2%이었다. 다중 중합효소 연쇄반응 시험 결과 cefoxitin 비감수성 E. coli 97주와 K. pneumoniae 73주 중 각각 36주 (37.1%)와 26주 (35.6%)가 DHA군, MOX군 혹은 CIT군의 PABL 양성이었다.

본 연구를 통하여 ESBL 생성확인 시험으로 사용된 DDS 시험과 CLSI 시험 방법에서 DDS 시험이 더 높은 감도를 보였다. CTX-M형 ESBL을 생성하는 E. coli와 K. pneumoniae가 흔하였다. 또한, PABL 생성 선별 시험 중 Hodge 변법, 3D 시험이 높은 감도를 보였다. E. coli에는 CIT군이 흔하였고, K. pneumoniae에는 DHA군 PABL이 흔하였다.

[영문]Extended-spectrum β-lactamase (ESBL) and plasmid-mediated AmpC β-lactamase (PABL)-producing Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae isolates are major concerns, because these organisms are usually resistant to all β-lactam antibiotics except for carbapenems. Therefore, the detection of ESBL and PABL-producing E. coli and K. pneumoniae isolates is critical for epidemiological studies and hospital infection control. The aims of this study are to evaluate the double disk synergy test (DDST) and CLSI test for the detection of ESBL-producing E. coli and K. pneumoniae isolates, to determine the prevalence and trends of ESBL-producers, to evaluate the modified Hodge test, 3 dimensional test (3D test), and AmpC disk test for the detection of PABL producers, and to determine the molecular characteristics of ESBL and PABL-producing isolates.

From January 2000 to December 2004, 909 E. coli isolates and 377 K. pneumoniae isolates from blood cultures were collected and tested for the detection of ESBL producers by DDST and CLSI test. For detection of PABL production, 97 and 73 isolates of cefoxitin-resistant E. coli and K. pneumoniae were used. The prevalence and genotypes of PABL were determined by modified Hodge test, 3D test, AmpC disk test, and PCR, respectively.

Among 909 E. coli and 377 K. pneumoniae isolates, 80 (8.8%) and 53 (14.1%) were ESBL producers, respectively. The sensitivities of DDST and CLSI test were 100% and 83.8%. The genotypes of PCR amplicons showed that 24 of 80 (30%) E. coli and 11 of 53 (20.8%) K. pneumoniae harbored CTX-M type β-lactamase.

Among cefoxitin nonsusceptible 97 E. coli and 73 K. pneumoniae isolates, 41 (42.3%) and 26 (35.6%) isolates were determined to PABL producers by the modified Hodge test or 3D test, respectively. The sensitivities of three screening methods (the modified Hodge test, 3D test, AmpC disk test) were 97.2%, 97.2%, and 55.6% in E. coli and 96.2%, 96.2%, and 69.2% in K. pneumoniae, respectively. The PABL genotyping showed that 36 of 97 (37.1%) E. coli and 26 of 73 (35.6%) K. pneumoniae isolates harbored MOX, DHA, or CIT family PABLs.

These results showed that DDST to screen ESBL producing isolates is more sensitive than the CLSI test. Modified Hodge test and 3D test to screen PABL production are more sensitive than AmpC disk test. CTX-M type ESBL-producing isolates and MOX, CIT or DHA family PABL-producing isolates are prevalent among the isolates of E. coli and K. pneumoniae from blood cultures.