[국내논문]국내 Bordetella pertussis 분리균주에서 Agglutinogen과 Fimbriae 혈청형 변이 분석 Serotype Variations of Agglutinogen and Fimbriae in the Korean Isolates of Bordetella pertussis원문보기
Bordetella pertussis는 유아의 호흡기감염질환인 백일해의 원인균으로 배신도입에 의해 발생률이 크게 낮아졌다. 그러나 최근에 일부 백신접종률이 높은 국가에서 증가된 백일해 발생건수가 보고되고 있으며, 그 추정 원인 중에 하나는 백신주와 유행주 사이의 유전형 흑은 혈청형변이 이다. 따라서 분리주에 대한 변이 현황을 유전형 혹은 혈청형 분석을 통하여 확인하는 것이 필요하고 국내에서 백일해 발병증가에 대한 가능성을 추정해야 한다. 이에 본 연구에서는 $1999\sim2006$년 사이에 분리된 국내 백일해 분리균주의 변이 양상을 agglutinogen과 fimbriae에 대한 혈청형 조사를 통해 확인하였다. 그 결과 agg 1과 fim 2가 국내 분리주에서 가장 많이 발견되는 혈청형이었고, 두 항원 모두 시대에 따른 혈청형 변이 현상이 확인되었으며, 특히 agglutinogen의 경우는 백신균주(agg 1,2)와는 다른 유형(agg 1)이 증가되는 유형으로 나타났다. 그러나 fimbriae의 경우는 백신균주(fim 2)와 동일한 유형이 증가되어 차이를 나타내었다. 이러한 결과는 백일해 발병증가가 나타나는 국가들에서도 확인되는 현상으로 국내에서의 백일해 발병증가에 대한 보다 정확한 예측을 위해서는 항원결정기 유전자에 대한 변이정도 및 정상인에서의 항체가 분포양상 등에 대한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
Bordetella pertussis는 유아의 호흡기감염질환인 백일해의 원인균으로 배신도입에 의해 발생률이 크게 낮아졌다. 그러나 최근에 일부 백신접종률이 높은 국가에서 증가된 백일해 발생건수가 보고되고 있으며, 그 추정 원인 중에 하나는 백신주와 유행주 사이의 유전형 흑은 혈청형 변이 이다. 따라서 분리주에 대한 변이 현황을 유전형 혹은 혈청형 분석을 통하여 확인하는 것이 필요하고 국내에서 백일해 발병증가에 대한 가능성을 추정해야 한다. 이에 본 연구에서는 $1999\sim2006$년 사이에 분리된 국내 백일해 분리균주의 변이 양상을 agglutinogen과 fimbriae에 대한 혈청형 조사를 통해 확인하였다. 그 결과 agg 1과 fim 2가 국내 분리주에서 가장 많이 발견되는 혈청형이었고, 두 항원 모두 시대에 따른 혈청형 변이 현상이 확인되었으며, 특히 agglutinogen의 경우는 백신균주(agg 1,2)와는 다른 유형(agg 1)이 증가되는 유형으로 나타났다. 그러나 fimbriae의 경우는 백신균주(fim 2)와 동일한 유형이 증가되어 차이를 나타내었다. 이러한 결과는 백일해 발병증가가 나타나는 국가들에서도 확인되는 현상으로 국내에서의 백일해 발병증가에 대한 보다 정확한 예측을 위해서는 항원결정기 유전자에 대한 변이정도 및 정상인에서의 항체가 분포양상 등에 대한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
Bordetella pertussis is pathogenic bacteria causing pertussis, a infectious respiratory disease for the infants. The incidence rate of pertussis was significantly decreased after introduction of vaccine. However, increased pertussis cases are recently reported in several countries with high vaccine ...
Bordetella pertussis is pathogenic bacteria causing pertussis, a infectious respiratory disease for the infants. The incidence rate of pertussis was significantly decreased after introduction of vaccine. However, increased pertussis cases are recently reported in several countries with high vaccine coverage. One of the inferred reasons is genotype or serotype variation between circulating strains and vaccine strains. Therefore, it is required to confirm the variation status of the isolates by genotype or serotype analysis and the possibility of pertussis outbreak in Korea should be estimated. For this, the serotype variations of the isolates from $1999\sim2006$ were investigated in agglutinogen and fimbriae. As the result, the most frequent serotype in the isolated strains was agglutinogen 1 and fimbriae 2 serotypes. Moreover, serotype transition from vaccine serotypes to non-vaccine serotypes was observed. Especially, the transition pattern of agglutinogen serotype was directed to increase a different type (agg 1) from the vaccine type (agg 1,2). However, in case of fimbriae, the same type (fim 2) with vaccine strain was increased. These results were also observed in other countries with increasing incidence of pertussis. For more predictable results to know increasing possibility of pertussis incidence in Korea, the studies on genetic variations of antigenic determinant genes and prevalence of antibody titer in normal population should be performed in the further.
Bordetella pertussis is pathogenic bacteria causing pertussis, a infectious respiratory disease for the infants. The incidence rate of pertussis was significantly decreased after introduction of vaccine. However, increased pertussis cases are recently reported in several countries with high vaccine coverage. One of the inferred reasons is genotype or serotype variation between circulating strains and vaccine strains. Therefore, it is required to confirm the variation status of the isolates by genotype or serotype analysis and the possibility of pertussis outbreak in Korea should be estimated. For this, the serotype variations of the isolates from $1999\sim2006$ were investigated in agglutinogen and fimbriae. As the result, the most frequent serotype in the isolated strains was agglutinogen 1 and fimbriae 2 serotypes. Moreover, serotype transition from vaccine serotypes to non-vaccine serotypes was observed. Especially, the transition pattern of agglutinogen serotype was directed to increase a different type (agg 1) from the vaccine type (agg 1,2). However, in case of fimbriae, the same type (fim 2) with vaccine strain was increased. These results were also observed in other countries with increasing incidence of pertussis. For more predictable results to know increasing possibility of pertussis incidence in Korea, the studies on genetic variations of antigenic determinant genes and prevalence of antibody titer in normal population should be performed in the further.
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문제 정의
이에 본 연구에서는 1999년 이후부터 2006년까지의 국내 분리 균주의 특성분석을 위하여 agglutinogen과 fimbriae에 대한 혈청형을 분석하였고, 시대에 따른 혈청형 변이양상과 백신 균주와의 혈청형 차이에 대한 결과를 확인함으로서 국내에서의 백일해 발병증가 위험성 추정에 대한 기반 자료로 활용하고자 하였다.
제안 방법
구입하였다. 균주배양을 위한 배지는 Oxoid 사의 charcoal blood medium을 이용하였고, 혈청은 Oxoid 사의 horse blood를 10% 되도록 첨가하였다. Fimbriae의 혈청형확인을 위해서는 Coming 사의 96-well plate (V-bottom)를 사용하였다.
균주부유액 50 pl를 slide glass에 떨어뜨린 후 준비된 agglutinogen 1 혹은 2 혹은 3을 각각 동량으로 하여 섞은 후 2~3분 후 응집여부를 확인하였다. 양성대조군으로서는 Difco 사의 Bordetella pertussis antiserum 용액 (Ref.
요약하면, 준비된 균주부유액 혹은 1/2균주 희석액 50u 1 와 anti-fimbriae 2 혹은 anti-fimbriae 3용액 50 μ1를 96- well plate에서 섞은 후 실온에서 2시간 동안 정치하여 결과를 확인하였다.
이상과 같은 결과를 통하여 국내의 백일해 분리주에 대한 시대에 따른 혈청형 변이현상을 anti-agglutinogen과 anti-fimbriae에대해서 확인하였다. Agglutinogen에 대한 국내외 결과는 매우 제한적인데, 미국의 경우는 1938~1968년 사이에 분리된 균주의 분석 결과 1950년대부터 Agg 1, 3의 혈청형이 90%이상으로 크게 증가한 것이 보고되었고(8), 영국에서는 1998년과 1999년에 pertactin (prn)의 유전형이 pm A (1)과 pm A (2)인 임상균주에서 Agg
대상 데이터
Summary of pertussis cases from 2000~2006 in Korea. The data for incidence cases reported in 2000~2006 was cited from Disease Web statistics system of Korea CDC (http://stat.cdc.go.kr/). (A) Age distribution of pertussis cases (B) Local distribution of pertussis cases
본 연구에서 사용된 임상분리균주는 국립보건연구원 결핵 호흡기 세균 팀에서 분리된 균주로서 1999년 이후부터 2006년까지 분리된 균주와, 참조를 위해 1968년, 1972년에 분리된 임상균주, 그리고 표준균주로서 Tohama I과 ATCC 9797 strain을 포함하였다 (Table 1).
후 응집여부를 확인하였다. 양성대조군으로서는 Difco 사의 Bordetella pertussis antiserum 용액 (Ref. 223901)을 사용하여 균주응집을 확인하였다.
표준항혈청인 anti-agglutinogen 1, 2, 3와 anti-fimbriae 2, 3는 National Institute for Biological Standards and Control (NIBSC) 로부터 구입하였다. 균주배양을 위한 배지는 Oxoid 사의 charcoal blood medium을 이용하였고, 혈청은 Oxoid 사의 horse blood를 10% 되도록 첨가하였다.
이론/모형
Fimbriae에 대한 serotype는 WHO의 laboratory manual에 따라 수행하였다(27). 요약하면, 준비된 균주부유액 혹은 1/2균주 희석액 50u 1 와 anti-fimbriae 2 혹은 anti-fimbriae 3용액 50 μ1를 96- well plate에서 섞은 후 실온에서 2시간 동안 정치하여 결과를 확인하였다.
Distribution of agglutinogen serotypes in the Korean isolates (1999~2006). Serotypes of the Korean isolates were determined by slide agglitination method. Total 62 strains (60 isolates and 2 reference strains) were examined and their proportions of each serotype were presented.
성능/효과
2). 가장 많은 빈도를 나타낸 혈청형은 Agg 1으로서 40%를 차지하고, Agg 1, 2 그리고 Agg 1, 3가 각각 28%와 25%의 빈도를 나타내었다. 그 외 Agg 3와 Agg 1, 2, 3가 각각 5% 미만의 빈도를 나타내어 국내 분리 주들에서는 발견 빈도가 낮은 혈청형이었다.
국내 분리균주에서 agglutinogen (Agg)에 대한 혈청형은 다양한 것으로 확인되었다(Fig. 2). 가장 많은 빈도를 나타낸 혈청형은 Agg 1으로서 40%를 차지하고, Agg 1, 2 그리고 Agg 1, 3가 각각 28%와 25%의 빈도를 나타내었다.
이처럼 본 연구에서는 agglutinogen과 fimbriae의 혈청형 분석 결과 1999년 이후부터 시간의 경과에 따라 변화되는 양상을 나타내었고, 백신의 방어효율과 관련이 있는 것으로 알려져 있는 agglutinogen의 경우는 백신의 유형과는 다른 형태로 변화되어 현재 유행주와 백신주가 각기 다른 혈청형을 가지는 것이 확인되었다. 이에 따라 국외의 경우와 같은 지역적 발병증가 가능성에 대한 위험성을 예측하기 위해서는 지속적인 백일해 임상 분리 주들의 특성을 주시하는 감시업무와 혈청형 변이 및 항원 결정기 유전자에 대한 유전형변이 조사, 정상인의 항체가 분포 조사 등과 같은 연구업무가 확대되어 수행되어져야 할 것으로 사료된다.
그 외 Agg 3와 Agg 1, 2, 3가 각각 5% 미만의 빈도를 나타내어 국내 분리 주들에서는 발견 빈도가 낮은 혈청형이었다. 특히 본 연구에서 국내 분리주의 참조 균주로 사용된 1968년도와 1972년도에 분리된 5주의 경우는 모두 Agg 1, 3의 혈청형을 나타내어 단일유형의 균주가 유행한 것으로 추정되지만, 이에 비해 1999년도 이후의 분리 균주들은 위에 언급한 5가지의 다양한 혈청형을 나타내어 과거의 유행 균주보다는 좀 더 다양한 균주들이 유행하는 것으로 생각할 수 있다. 또한 백신균주로 알려진 Tohama I 균주는 본 연구에서도 확인된 것처럼 Agg L2로 알려져 있는데, 1999년 이후 분리된 균주들에서는 백신균주와는 다른 혈청형의 균주비율이 72%를 차지하여 백신균주와 다른 혈청형을 지니는 임상균주들이 유행을 한다는 국외 결과(17)와 유사한 국내결과가 확인되었다.
후속연구
하지만 성인층에서 발생하는 백일해는 유아에서 발생되는 백일해와 비교할 때 임상증상이 경미하고 백일해에 특징적인 발작성기침이 나타나지 않아서 진단에 많은 어려움이 있는 것으로 알려져 있다(20). 그러나 증상이 경미하더라도 백신 미접종의 감수성 유아로의 전파 위험성은 여전히 높으므로 성인 백일해의 유병률 조사와 효과적인 진단방법의 개발은 감수성 개체로의 전파차단을 위해 연구가 필요할 것으로 사료된다.
따라서 국내에서도 백일해의 국지적 발병증가에 대한 가능성을 추정하기 위해서는 국내 분포하는 임상균주의 특성분석과 정상인에서 백신에 의한 면역도의 유지여부에 대한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
이에 따라 국외의 경우와 같은 지역적 발병증가 가능성에 대한 위험성을 예측하기 위해서는 지속적인 백일해 임상 분리 주들의 특성을 주시하는 감시업무와 혈청형 변이 및 항원 결정기 유전자에 대한 유전형변이 조사, 정상인의 항체가 분포 조사 등과 같은 연구업무가 확대되어 수행되어져야 할 것으로 사료된다.
(4). 특히 이러한 독성인자들은 백신구성성분일 뿐만 아니라 유행 균주에서 백신주와는 다른 유전형 변이가 보고되어져 있기 때문 에(5, 13, 14), 숙주 면역체계에 대한 변이형 독성인자들의 영향 에 대한 연구가 백신의 효용성 및 신백신 개발분야에서 필요할 것으로 보인다.
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