[논문]경북북부지역 먹는물에서 분리된 대장균군의 항균제 및 염소소독제 감수성

손창규; 이춘우; 김태분; 박순길; 전찬준; 이창일; 박자영; 송성복; 허완

[국내논문] 경북북부지역 먹는물에서 분리된 대장균군의 항균제 및 염소소독제 감수성
Antimicrobial Agent and Chlorine Susceptibility of E. coli Group Isolated from Natural Drinking Water in Northern Gyeongbuk Area 원문보기

환경위생공학 = Journal of environmental and Sanitary engineering, v.23 no.2 = no.68, 2008년, pp.71 - 79

손창규 (경상북도보건환경연구원북부지원) , 이춘우 (경상북도보건환경연구원북부지원) , 김태분 (경상북도보건환경연구원북부지원) , 박순길 (경상북도보건환경연구원북부지원) , 전찬준 (경상북도보건환경연구원북부지원) , 이창일 (경상북도보건환경연구원북부지원) , 박자영 (경상북도보건환경연구원북부지원) , 송성복 (경상북도보건환경연구원북부지원) , 허완 (경상북도보건환경연구원북부지원)

Abstract ▼ AI-Helper

We examined 165 unchlorinated natural drinking water samples for the presence of E. coli group resistant to antimicrobial agent and chlorine in nothern Gyeongbuk area in 2007. Among 165 water samples, 21 samples(12.7%) were positive to total coliforms and Six genus, 16 strains of E. coli groups isolated from 16 samples showed resistance against more than one antimicrobial agent such as Ampicillin, Tetracycline and Chloroamphenicol. Among 16 strains, 14 strains resistant to Ampicillin, 9 strains resistant to Tetracycline and one strain resistant to Chloroampenicol. but all 16 strains did not contain any integron gene cassettes, which contribute to the spread of antimicrobial resistance alleles by lateral gene transfer of gene cassettes in a variety of enteric bacteria. The minimal inhibitory concentration(MIC) of 14 strains which showed resistant to Ampicillin was between $12{\mu}g/m{\ell}$ and $32{\mu}g/m{\ell}$, Nine strains resistant to Tetracycline showed between $32{\mu}g/m{\ell}$ and $128{\mu}g/m{\ell}$ and one strain resistant to Chloroampenicol showed $128{\mu}g/m{\ell}$. The chlorine sensitivity of 16 strains isolated from unchlorinated natural water sample did not show any difference among strains by the concentration of initial free chlorine and elapsed time after chlorine treatment. All 16 strains were killed after 1hr. exposure at $0.2mg/m{\ell}$ of free chlorine per liter or 30minutes exposure at $0.4mg/m{\ell}$ of free chlorine per liter.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 이들 마을상수를 대상으로 먹는물 중의 항생제내성 대장균군 분포와 내성양상, 분리된 균 종(種)별 염소 소독제 감수성을 파악하고자 하였다.

제안 방법

일반세균수 측정은 표준한천평판법에 따라 실험하였고, 총 대장균군의 경우 3배 농도 유당부이온배지(Difco, USA) 20㎖가 들어있는 시험관 5본에 시료를 각각 20㎖씩 분주하여 36℃, 24시간 배양하였다. 가스발생이 확인된 시험관내 배양액 20㎕를 BGLB(Brilliant Green Lactose Broth, Difco, USA)배지 10㎖가 들어있는 1본의 시험관에 재접종하고, 가스발생이 확인된 검체를 총대장균군 양성으로 판정 하였다. 분원성대장균의 경우 유당부이온배지에서 가스발생이 확인된 배양액 20㎕를 10㎖ E.
디스크확산법을 이용하였고, 항균제 디스크는 BBL(Becton Dickinson Microbiology systems, Cockeysville, Md.)사의 Ampicillin (AM, 10μg), Chloroamphenicol(C, 30μg), Gentamicin (GM, 10μg), Streptomycin(S, 10μg), Tetracycline(TE, 30μg) 및 Trimethoprim/Sulfamethoxazole (SXT, 1.25/23.73μg) 등을 사용하였다.
가스발생이 확인된 시험관내 배양액 20㎕를 BGLB(Brilliant Green Lactose Broth, Difco, USA)배지 10㎖가 들어있는 1본의 시험관에 재접종하고, 가스발생이 확인된 검체를 총대장균군 양성으로 판정 하였다. 분원성대장균의 경우 유당부이온배지에서 가스발생이 확인된 배양액 20㎕를 10㎖ E. coli broth가 들어있는 시험관에 재접종하여 44.5℃, 24시간 배양한 후, 가스 발생이 확인이 되면 분원성대장균군 양성으로 판정하였다.
BGLB배지에서 가스발생이 확인된 시험관의 배양액 10㎕를 취하여, Ampicillin, Chloroamphenicol, Gentamicin, Streptomycin, Tetracycline, Trimethoprim/Sulfamethoxazole 등의 항생제가 적절한 농도로 첨가된 20㎖ 유당부이온 배지에 재접종하여 36℃, 24시간 재배양하였다. 가스발생이 재확인되는 시료의 배양액 10㎕를 취하여 2본의 EMB(Difco, USA) 배지에 획선하여 단일균주를 분리하였다.
¹⁸⁾ 분리된 균을 각각 10㎖의 Tryptic soy broth (Difco, USA)에 접종하여 35℃, 20시간 배양하였다. 배양된 균액을 5000rpm, 4℃, 10분간 원심분리하여 집균한 후, 4℃에 보관된 멸균 인산염완충액(50mM, pH7.0)으로 2회 세척하고, 동일한 완충액에 균체를 현탁하여 580nm에서 흡광도(OD, optical density) 10㎖의 4℃ 멸균 50mM 인산염완충액(50mM, pH7.0)에 혼합한 후 가볍게 진탕하였다. 이들 혼합액 1㎖ 당 생균수는 약 2.
0 × 105 cfu로 나타났다. 제조된 각 균 종별 혼합액 20㎖와 실험 직전 4℃ 멸균 50mM 인산염완충액(50mM, pH7.0)으로 제조된 차아염소산나트륨(sodium hypochlorite)용액의 최종농도를 0㎎/ℓ, 0.2㎎/ℓ, 0.4㎎/ℓ, 0.6㎎/ℓ, 1.0㎎/ℓ, 2.0㎎/ℓ, 4.0㎎/ℓ가 되도록 조정하여 가볍게 혼합하였다. 이 혼합액을 20℃에서 방치하면서 0분, 10분, 30분, 1시간, 2시간, 5시간, 7시간, 10시간 마다 각 염소농도별 혼합액을 1㎖씩을 취하고, 20℃에 보관된 0.
0㎎/ℓ가 되도록 조정하여 가볍게 혼합하였다. 이 혼합액을 20℃에서 방치하면서 0분, 10분, 30분, 1시간, 2시간, 5시간, 7시간, 10시간 마다 각 염소농도별 혼합액을 1㎖씩을 취하고, 20℃에 보관된 0.03% 멸균 티오황산나트륨 10㎕를 가하여 가볍게 혼합하였다. 혼합액을 20초 방치한 후 일반세균수 검사법으로 생존한 각 균종의 균수를 측정하였고, 생존 균수 계측은 2회 반복실험 후 평균값을 산출하였다.
03% 멸균 티오황산나트륨 10㎕를 가하여 가볍게 혼합하였다. 혼합액을 20초 방치한 후 일반세균수 검사법으로 생존한 각 균종의 균수를 측정하였고, 생존 균수 계측은 2회 반복실험 후 평균값을 산출하였다.
및 Enterobacter sp.,등 4속(屬)과 Hafania alvei 1종 과 Escherichae coli 2종(種)을 대상으로 초기 염소농도별 접촉시간에 따른 내성균의 감수성을 조사하였다(Table 4, Table 5, Table 6, Table 7, Table 8).

대상 데이터

2007년 4월부터 11월까지 경상북도 북부 권역 11개 시. 군의 마을상수 중 염소소독제가 검출되지 않는 먹는물을 대상으로 하였다.
2007년 4월부터 11월까지 경상북도 북부 권역 11개 시. 군의 마을상수 중 염소소독제가 검출되지 않는 먹는물을 대상으로 하였다. 각 지역별로 15건씩 총 165건의 마을 상수를 멸균 유리병에 채수하여, 냉장 보관하며 6시간 이내에 실험실로 운반 후 분석 시료로 이용하였다.
군의 마을상수 중 염소소독제가 검출되지 않는 먹는물을 대상으로 하였다. 각 지역별로 15건씩 총 165건의 마을 상수를 멸균 유리병에 채수하여, 냉장 보관하며 6시간 이내에 실험실로 운반 후 분석 시료로 이용하였다.
2007년 4월부터 11월까지 경상북도 북부 권역 소재 마을상수 중 염소소독제가 검출되지 않는 먹는물을 대상으로 대장균군, 항균제내성 대장균군의 내성양상, 최소생육억제농도 및 염소농도별 접촉시간에 따른 감수성을 조사하였다.

이론/모형

일반세균수(total colony counts), 총대장균군(total coliforms) 및 분원성대장균(fecal coliforms)의 측정은 먹는물수질공정시험방법¹⁵⁾의 미생물시험법에 따랐다. 일반세균수 측정은 표준한천평판법에 따라 실험하였고, 총 대장균군의 경우 3배 농도 유당부이온배지(Difco, USA) 20㎖가 들어있는 시험관 5본에 시료를 각각 20㎖씩 분주하여 36℃, 24시간 배양하였다.
의 미생물시험법에 따랐다. 일반세균수 측정은 표준한천평판법에 따라 실험하였고, 총 대장균군의 경우 3배 농도 유당부이온배지(Difco, USA) 20㎖가 들어있는 시험관 5본에 시료를 각각 20㎖씩 분주하여 36℃, 24시간 배양하였다. 가스발생이 확인된 시험관내 배양액 20㎕를 BGLB(Brilliant Green Lactose Broth, Difco, USA)배지 10㎖가 들어있는 1본의 시험관에 재접종하고, 가스발생이 확인된 검체를 총대장균군 양성으로 판정 하였다.
먹는물수질공정시험방법¹⁵⁾의 탁도 및 pH 시험방법에 따랐다.
가스발생이 재확인되는 시료의 배양액 10㎕를 취하여 2본의 EMB(Difco, USA) 배지에 획선하여 단일균주를 분리하였다. EMB배지에서 단일균주로 분리된 균종을 취하여 고체영양배지에 획선하여 단일균주를 재 분리하였으며, 분리된 균주를 API20E(Biomerieux, USA) 키트와 Ewing 등¹⁶⁾의 방법으로 생화학적 동정을 실시하였다.
73μg) 등을 사용하였다. 실험방법 및 결과판정은 National Committee Clinical Laboratory Standards (NCCLS) 기준¹⁷⁾ 및 제조사의 지시에 따랐다.
E-test kit(AB BIODISK, Solna, Sweden)를 이용하여 분리된 내성균종의 최소생육억제 농도(Minimal inhibitory concentration : MIC)를 측정하였으며, 실험방법 및 판정기준은 제조사의 지시에 따랐다.
염소농도별 접촉시간에 따른 감수성시험은 액체 검사법(liquid assay method)을 이용하였다.¹⁸⁾ 분리된 균을 각각 10㎖의 Tryptic soy broth (Difco, USA)에 접종하여 35℃, 20시간 배양하였다.

성능/효과

^1~3) 또한 항생제내성 대장균군 중 2종 이상의 항생제에 내성을 나타내는 다제내성균(multiple antimicrobial agentresistant bacteria)의 경우 동물 분변이나 분변에 오염된 물에서 많이 검출되어지므로, 항생제내성 대장균군에 오염된 먹는물을 적절한 소독처리를 하지 않고 마실 경우, 수인성전염병과 같은 양상으로 많은 사람들에게 동시에 항생제 내성 생성이라는 심각한 문제를 초래할 수 있다.^4,5) 사람과 가축분변 유래의 항균제내성 대장균군들은 음용수, 야채류 및 기타 음식물들을 오염시키고, 다양한 경로를 통해 사람과 동물에게로 재감염된다.
총대장균군 검출건수는 21건으로 13%(21/165)의 검출률을 나타내었고, 분원성 대장균의 경우 9건으로 5.5%(9/165)의 검출률을 나타내었다. 총대장균군 검출 시료 21건 중 일반세균수 100cfu 이상/㎖ 건수가 11건으로 나타났다.
5%(9/165)의 검출률을 나타내었다. 총대장균군 검출 시료 21건 중 일반세균수 100cfu 이상/㎖ 건수가 11건으로 나타났다. 시료 165건 중 16건의 시료에서 항생제에 대한 내성균이 검출되어, 총 시료건수 대비 9.
총대장균군 검출 시료 21건 중 일반세균수 100cfu 이상/㎖ 건수가 11건으로 나타났다. 시료 165건 중 16건의 시료에서 항생제에 대한 내성균이 검출되어, 총 시료건수 대비 9.7%(16/165)의 검출률을 나타내었다. 총대장균군 검출 시료 수 21건 중 16건의 시료에서 항균제내성균이 검출되어 76%(16/21)의 높은 검출률을 나타내었다.
7%(16/165)의 검출률을 나타내었다. 총대장균군 검출 시료 수 21건 중 16건의 시료에서 항균제내성균이 검출되어 76%(16/21)의 높은 검출률을 나타내었다. 위와 같이 본 연구에서 먹는물 시료 중 총대장균군의 검출률이 13%로 높게 나타난 것은 마을상수 중에서 염소소독이 되지 않은 시료를 선별하여 채수하였기 때문에, 환경으로부터의 오염된 총대장균군 균속이 오염되어 생육의 기회가 높았기 때문으로 생각된다.
위와 같이 본 연구에서 먹는물 시료 중 총대장균군의 검출률이 13%로 높게 나타난 것은 마을상수 중에서 염소소독이 되지 않은 시료를 선별하여 채수하였기 때문에, 환경으로부터의 오염된 총대장균군 균속이 오염되어 생육의 기회가 높았기 때문으로 생각된다. 총대장균군 검출 시료에서 항생제 내성균 검출률이 76%로 높게 나타난 것을 볼 때, 자연계에서 대장균군속의 항균제내성률이 매우 높음을 의미한다. 그리고총대장군군의 검출률은 시료의 채수 위치에 따른 지역별 특이성은 나타내지 않았다.
그리고총대장군군의 검출률은 시료의 채수 위치에 따른 지역별 특이성은 나타내지 않았다. 또한 총대장균군 검출률이 먹는물 검사항목 중 미생물의 오염 및 생육에 영향을 미치는 각 시료별 탁도, pH의 결과와는 무관한 것으로 나타났다(자료 미 제시).
분리된 항균제내성 대장균군의 균종 별 분포는 Table 1과 같다. 총 6속(genus), 11종(species) 동정되었다. Citrobacter속 2종 2주, Enterobacter속 2종 2주, Klebsiella속 2종 4주, Serratia속 3종 5주 Escherichae coli 2주, Hafania alvei 1주가 분리되었다(Table 2).
총 6속(genus), 11종(species) 동정되었다. Citrobacter속 2종 2주, Enterobacter속 2종 2주, Klebsiella속 2종 4주, Serratia속 3종 5주 Escherichae coli 2주, Hafania alvei 1주가 분리되었다(Table 2). 이들 분리된 내성균 16주 중 14주가 5월부터 9월중에 분리되었고, 10월에 1주, 11월에 1주가 분리되었다.
그러나 균종에 따른 약제내성 양상의 상관성은 나타내지 않았다. 본 연구에서 분리된 8주의 2약제 내성균 중 7주가 Ampicillin 과 Tetracycline에 내성을 나타내었고, Trimethoprim/Sulfamethoxazole(SXT)약제에 내성을 나타내는 균종은 분리되지는 않았다.
Citrobacter braakii 외 13주가 내성을 나타낸 Ampicillin 약제의 경우 최소생육억제농도는 최소 12㎍/㎖부터 최대 32㎍/㎖ 으로 나타났으며, 대부분의 균주의 최소생육억제농도가 16㎍/㎖로 나타났다. Chloroamphenicol의 최소생육억제농도는 Citrobacter freundii 1주가 128㎍/㎖ 로 나타났으며, Citrobacter freundii 외 8주가 내성을 나타낸 Tetracycline 약제의 경우, 32㎍/㎖부터 128㎍/㎖로 나타났다.
Citrobacter braakii 외 13주가 내성을 나타낸 Ampicillin 약제의 경우 최소생육억제농도는 최소 12㎍/㎖부터 최대 32㎍/㎖ 으로 나타났으며, 대부분의 균주의 최소생육억제농도가 16㎍/㎖로 나타났다. Chloroamphenicol의 최소생육억제농도는 Citrobacter freundii 1주가 128㎍/㎖ 로 나타났으며, Citrobacter freundii 외 8주가 내성을 나타낸 Tetracycline 약제의 경우, 32㎍/㎖부터 128㎍/㎖로 나타났다.
따라서 소독제를 이용한 오염균의 완전한 제거가 안전한 먹는물 공급을 위해서는 필수적인 요소이다. 본 연구의 결과로 볼 때, 먹는물 정수처리 시 가장 많이 이용되는 염소소독의 경우, 초기 염소농도를 반드시 0.4mg/ℓ 이상을 유지할 것과 접촉시간은 30분 이상부터 1시간정도 반드시 유지 되어야 한다는 것을 알 수 있다. 실제 소규모 마을상수의 경우 집수조에서 가정 수도꼭지까지 수도관로가 길지 않아, 염소 접촉시간이 충분하지 않을 것으로 예상된다.
실제 소규모 마을상수의 경우 집수조에서 가정 수도꼭지까지 수도관로가 길지 않아, 염소 접촉시간이 충분하지 않을 것으로 예상된다. 집수조에서 초기 염소농도가 0.4mg/ℓ 이상으로 처리되고, 염소 투입 후 1시간 이상의 접촉시간이 필요하여, 가정수도꼭지에서의 염소농도가 0.2mg/ℓ 이상 유지되도록 하여야 항균제내성 대장균군이 사멸된 안전한 먹는물을 확보할 수 있을 것으로 생각된다.
1. 165건의 시료 중에서 21(13%)건의 시료에서 총대장균군이 검출되었고, 분원성대장균은 9건(5.5%)이 검출되었다.
2. 항생제내성 대장균군 검출률은 9.7%(165/16)로 나타났으며, 균종별 분포는 Citrobacter속 2종 2주, Enterobacter속 2종 2주, Klebsiella 속 2종 4주, Serratia 3종 5주 Escherichae coli 2주, Hafania alvei 1주 등 총 16주 로 나타났다.
3. 항균제 내성양상은 총 16주 중 8주가 한가지 약제에 내성을 나타내었고, 나머지 8주가 두 가지 약제에 내성을 나타내었다. 단일약제 내성균주의 경우 1주가 Tetracycline 약제에 내성을 나타내었고, 7주가 Ampicillin 약제에 내성을 나타내었다.
단일약제 내성균주의 경우 1주가 Tetracycline 약제에 내성을 나타내었고, 7주가 Ampicillin 약제에 내성을 나타내었다. 두 가지 약제 내성균의 경우 7주가 Ampicillin과 Tetracycline 약제에 복합 내성을 나타내었고, 1주의 경우 Tetracycline과 Chloroamphenicol 약제에 복합내성을 나타내었다.
4. 약제별 최소생육억제 농도는 Citrobacter braakii 외 13주가 내성을 보인 Ampicillin 의 경우, 최소 12㎍/㎖부터 최대 32㎍/㎖이고, 대부분의 균주가 16㎍/㎖로 나타났다. Chloroamphenicol의 경우, Citrobacter freundii 1주가 128㎍/㎖ 로 나타났으며, Citrobacter freundii 외 8주가 내성을 나타낸 Tetracycline의 경우, 최소 32㎍/㎖부터 최대 128㎍/㎖ 사이로 나타났다.
5. 분리된 내성균 모두가 초기 염소농도 0.2mg/ℓ에서, 30분에서 1시간 접촉시간에서 모두 사멸되었으며, 초기염소농도 0.4mg/ℓ의경우, 10분 접촉시간에서 완전히 사멸되는 것으로 나타났다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	다제내성 대장균군이 자연계의 물에서 높은 빈도로 검출되는 이유는 무엇인가?	동물의 분변에서 항균제내성균의 검출빈도가 높은 이유는 다량의 항생제가 동물의 질병 치료목적 및 가축 생육촉진제로 지속적으로 사용되어지고 있기 때문이다.6~8) 다제내성 대장균군이 자연계의 물에서 높은 빈도로 검출되는 이유는 동물 분변유래의 항균제내성 대장균군이 하천, 지하수 등에 유입되기 때문인 것으로 알려져 있다.9~11)
	동물의 분변에서 항균제내성균의 검출빈도가 높은 이유은 무엇인가?	동물의 분변에서 항균제내성균의 검출빈도가 높은 이유는 다량의 항생제가 동물의 질병 치료목적 및 가축 생육촉진제로 지속적으로 사용되어지고 있기 때문이다.6~8) 다제내성 대장균군이 자연계의 물에서 높은 빈도로 검출되는 이유는 동물 분변유래의 항균제내성 대장균군이 하천, 지하수 등에 유입되기 때문인 것으로 알려져 있다.
	경상북도 북부 권역 소재 마을상수 중 염소소독제가 검출되지 않는 먹는물을 대상으로 대장균군, 항균제내성 대장균군의 내성양상, 최소생육억제농도 및 염소농도별 접촉시간에 따른 감수성을 조사한 결과는 어떻게 나타났는가?	1. 165건의 시료 중에서 21(13%)건의 시료에서 총대장균군이 검출되었고, 분원성대장균은 9건(5.5%)이 검출되었다. 2. 항생제내성 대장균군 검출률은 9.7%(165/16)로 나타났으며, 균종별 분포는 Citrobacter속 2종 2주, Enterobacter속 2종 2주, Klebsiella 속 2종 4주, Serratia 3종 5주 Escherichae coli 2주, Hafania alvei 1주 등 총 16주 로 나타났다. 3. 항균제 내성양상은 총 16주 중 8주가 한가지 약제에 내성을 나타내었고, 나머지 8주가 두 가지 약제에 내성을 나타내었다. 단일약제 내성균주의 경우 1주가 Tetracycline 약제에 내성을 나타내었고, 7주가 Ampicillin 약제에 내성을 나타내었다. 두 가지 약제 내성균의 경우 7주가 Ampicillin과 Tetracycline 약제에 복합 내성을 나타내었고, 1주의 경우 Tetracycline과 Chloroamphenicol 약제에 복합내성을 나타내었다. 4. 약제별 최소생육억제 농도는 Citrobacter braakii 외 13주가 내성을 보인 Ampicillin 의 경우, 최소 12㎍/㎖부터 최대 32㎍/㎖이고, 대부분의 균주가 16㎍/㎖로 나타났다. Chloroamphenicol의 경우, Citrobacter freundii 1주가 128㎍/㎖ 로 나타났으며, Citrobacter freundii 외 8주가 내성을 나타낸 Tetracycline의 경우, 최소 32㎍/㎖부터 최대 128㎍/㎖ 사이로 나타났다. 5. 분리된 내성균 모두가 초기 염소농도 0.2mg/ℓ에서, 30분에서 1시간 접촉시간에서 모두 사멸되었으며, 초기염소농도 0.4mg/ℓ의경우, 10분 접촉시간에서 완전히 사멸되는 것으로 나타났다.

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원문보기 상세보기
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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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