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다제내성 Acinetobacter baumannii 의 항생제 내성 유전자 분석

An Analysis of the Antibiotic Resistance Genes of Multi-Drug Resistant (MDR) Acinetobacter baumannii

Korean journal of clinical laboratory science : KJCLS = 대한임상검사과학회지, v.48 no.3, 2016년, pp.217 - 224  

임진아 (연세대학교 임상병리학과) ,  이규상 (국방부 유해발굴감식단 감식과) ,  최연임 (송호대학교 임상병리과) ,  김종배 (연세대학교 임상병리학과)

초록
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Acinetobacter baumannii는 병원환경에 광범위하게 분포하고 있으며, 원내감염의 중요한 원인균으로 병원에서 집단감염 일으키고, 중증의 기저질환을 가진 환자에게 감염되면 감염환자의 사망률이 다른 환자에 비해 월등히 높은 것으로 알려져 있다. 본 연구는 충청남도 천안시에 소재한 대학병원 두 곳의 진단검사의학과에 의뢰된 가검물에서 분리한 다제 내성 A. baumannii 85주의 항생제 내성률과 내성유전자 양상에 대해 조사하였다. Carbapenemase와 Class B ${\beta}$-lactamase의 생성균주를 선별하기 위하여 modified Hodge test (MHT)와 IMP-EDTA double-disk synergy test를 실시하였다. 항생제 내성을 유발하는 carbapenemases, 16S rRNA methylases, aminoglycoside-modifying enzymes (AMEs)을 확인하기 위하여 PCR을 시행 하였으며, A. baumannii가 분리된 두 대학병원간 분리균주의 유전학적인 근연도를 확인하기 위해 REP-PCR을 시행하였다. 실험결과 3균주를 제외한 82균주(96.5%)에서 $bla_{OXA-23-like}$$bla_{OXA-51-like}$이 검출되었다. $bla_{OXA-23-like}$ 유전자가 검출된 균주에서는 $bla_{OXA-23-like}$ 유전자 상부에 ISAba1 유전자가 확인되어 carbapenemase에 대한 내성을 유도하는 것으로 확인 되었다. Aminoglycoside에 대한 내성을 유발하는 16S rRNA methylase 유전자인 armA는 A병원에서 분리한 38균주 중 34균주(89.5%)에서, B병원에서 분리한 47균주 중 40균주(85.1%)에서 확인되었고, aminoglycoside modifying emzyme 유전자는 A병원 유래 38 균주 중 33 균주(70.2%)에서, B병원 유래 47균주 중 44 균주(93.6%)에서 aac(3)-IIa/ant(2")-Ia/aac(6')-Ib가 확인됨에 따라 천안지역에서 분리되는 대부분의 다제 내성 A. baumannii 균주는 acethyltransferase와 adenyltransferase를 동시에 발현하는 것을 알 수 있었다. 본 실험 결과는 충청남도 천안시에서 분리된 MDR A. baumannii를 대상으로 한 보고서로서, 항생제 내성유형과 내성 유전자의 분포를 확인하여 MDR A. baumannii 균주에 의한 감염증의 치료 지침과 내성세균 확산 방지를 위해 필요한 기초 자료로 활용할 수 있을 것으로 생각된다.

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Acinetobacter baumannii (A. baumannii) is prevalent in hospital environments and is an important opportunistic pathogen of nosocomial infection. It is known that this pathogen cause herd infection in hospitals, and the mortality rate is remarkably higher for patients infected with this pathogen and ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • baumannii의 역학조사 및 항생제내성의 특성연구에 필요하다. 따라서 본 연구에는 충청남도에 소재한 대학병원 두 곳에서 분리된 multi-drug resistant (MDR) A. baumannii의 항생제 내성 유전자 양상을 규명함으로써 이러한 균주의 치료 지침과 내성세균 확산 방지를 위해 필요한 기초자료를 제공하고자 한다.
  • Acinetobacter baumannii는 병원환경에 광범위하게 분포하고 있으며, 원내감염의 중요한 원인균으로 병원에서 집단감염 일으키고, 중증의 기저질환을 가진 환자에게 감염되면 감염환자의 사망률이 다른 환자에 비해 월등히 높은 것으로 알려져 있다. 본 연구는 충청남도 천안시에 소재한 대학병원 두 곳의 진단검사의학과에 의뢰된 가검물에서 분리한 다제 내성 A. baumannii 85주의 항생제내성률과 내성유전자 양상에 대해 조사하였다. Carbapenemase 와 Class B β-lactamase의 생성균주를 선별하기 위하여 modified Hodge test (MHT)와 IMP-EDTA double-disk synergy test를 실시하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
그람음성 간균이 carbapenem에 대한 내성을 획득하는 기전은 무엇인가? 그러나 carbapenem 내성을 획득한 Acinetobacter가 전 세계적으로 확산되고 있어 매우 심각한 위협으로 간주되고 있는데, 이는 carbapenem 내성 Acinetobacter 대부분이 다른 계열의 항생제에도 동시에 내성을 지닌 다제내성 균인 경우가 많아 감염증의 치료제로 선택할수 있는 항생제가 매우 제한적이기 때문이다. 그람음성 간균이 carbapenem에 대한 내성을 획득하는 기전은 carbapenemase 생성인데 그 중 특히 A. baumannii가 생성하는 carbapenemase 는 주로 Ambler molecular class의 class B metallo-β-lactamase 또는 class D  β-lactamase이다[4,5]. Ambler class D β-lactamase 는 oxacillin과 cloxacillin에 대한 강한 활성을 나타내므로 oxaxillinase라고 명명되었다[6,7].
Acinetobacter species란 무엇인가? Acinetobacter species는 편성 호기성 포도당 비발효 그람음성구간균으로 운동성이 없으며 catalase 양성, oxidase 음성인 세균이다[1]. Acinetobacter균은 면역력이 저하된 환자나 중증의 기저질환을 가진 환자에게 주로 감염되는 기회감염균으로 대부분 병원 감염(hospital-acquired infection)을 일으키지만, 최근에는 지역 사회 감염균(community-acquired pathogen)으로도 분리되고 있다.
β-lactam계 항생제 중 carbapenem은 어떤 특징을 가지는가? β-lactam계 항생제는 세균 감염증의 치료에 가장 널리 사용되고 있는 항균제로써 전세계에서 사용되는 항균제의 50% 정도를 차지한다[1]. 그 중 carbapenem은 작용부위가 넓고, extended spectrum β-lactamase (ESBL)을 포함한 대부분의 β-lactamase에 의한 가수분해에 저항 성을 보이며, 분자량이 작고 양성하전 및 친수성 구조이므로 bacteria의 세포외막의 porin을 용이하게 투과할 수 있다. 또한, penicillin binding protein 과 친화도가 높기 때문에 그람 음성균의 치료에 매우 효과적인 것으로 알려져 있다[3]. 그러나 carbapenem 내성을 획득한 Acinetobacter가 전 세계적으로 확산되고 있어 매우 심각한 위협으로 간주되고 있는데, 이는 carbapenem 내성 Acinetobacter 대부분이 다른 계열의 항생제에도 동시에 내성을 지닌 다제내성 균인 경우가 많아 감염증의 치료제로 선택할수 있는 항생제가 매우 제한적이기 때문이다.
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참고문헌 (20)

  1. Waxman DJ, Strominger JL. Penicillin-binding proteins and the mechanism of action of ${\beta}$ -lactam antibiotics. Annu Rev Biochem. 1983;52:825-869. 

  2. S JY . Clonal dissemination of multidrug resistant Acinetobacter baumannii isolates harboring blaOXA-23 at one university hospital in Daejeon, Korea. Korean J Clin Lab Sci. 2016;48:94-101 

  3. Murray CK, Hospenthal DR. Treatment of multidrug resistant Acinetobacter. Curr Opin Infect Dis. 2005;18:502-506. 

  4. Poirel L, Lambert T, Tuerkoglue E, Ronco E, Gaillard JL, Nordmann P. Characterization of class1 integrons form Psuedomonas aeruginosa the contain the blaVIM-2 carbapenemhydrolyzing ${\beta}$ -lactamase gene and two novel aminoglycoside resistance gene cassettes. Antimicrob Agents Chemother. 2001;45:546-552. 

  5. Queenan AM, Bush K. Carbapenemase the versatile ${\beta}$ - lactamase, Clin Microbiol Rev. 2007;20:440-458. 

  6. Heritier C, Poirel L, Aubert D, Nordmann P. Genetic and functional analysis of the chromosome-encoded carbapenem-hydrolyzing oxacillinase OXA-40 of Acinetobacter baumannii. Antimicrob Agents Chemother. 2003;47:268-273. 

  7. Perez F, Hujer AM, Hujer KM, Decker BK, Rather PN, Bonomo RA. Global challenger of multidrug resistant Acinetobacter baumannii. Antimicrob Agents Chemother. 2009;51:3471-3484. 

  8. Afzal-Shah M, Woodford N, Livermore DM. Characterization of OXA-25, OXA-26 and OXA-27 molecular classD ${\beta}$ -lactamase associated with carbapenem resistance in clinical isolates of Acinetobacter baumannii. Antimicrob Agents Chemother. 2001;45:583-588. 

  9. Filipa G, Sandra Q, Laurent P, Angela N, Luisa P. Role of common $bla_{OXA-24/OXA-40}-carrying$ platforms and plasmids in the spread of OXA-24/OXA-40 among Acinetobacter species clinical isolates. Antimicrob Agents Chemother. 2012;56:3969-3972. 

  10. Sengstock DM, Thyagarajan R, Apalara J, Mira A, Chopra T, Kaye KS. Multidrug-resistant Acinetobacter baumannii: an emerging pathogen among older adults in community hospitals and nursing homes. Clin Infect Dis. 2010;50:1611-1616. 

  11. Fritsche TR, Castanheira M, Miller GH, Jones RN, Armstrong ES. Detection of methyltransferases conferring high-level resistance to aminoglycosides in Enterobacteriaceae from Europe, North America, and Latin America. Antimicrob Agents Chemother. 2008;52(5):1843-1845. 

  12. Peleg AY, Seifert H, Paterson DL. Acinetobacter baumannii: emergence of a successful pathogen. Clin Microbiol Rev. 2008;21:538-582. 

  13. Lee K, Kim MN, Kim JS, Hong HL, Kang JO, Shin JH, et al. 2011. Further increases in carbapenem-, amikacin-, and fluoroquinolone-resistant isolates of Acinetobacter spp. and P. aeruginosa in Korea: KONSAR study. Yonsei Med J. 2009;52:793-802 

  14. Lee K, Lin YS, Yong D, Yum JH, Chong Y. Evaluation of Hodge test and imipenem-EDTA double-disk synergy test for differentiating metallo- ${\beta}$ -lactamase-producing isolates of Pseudomonas spp. and Acinetobacter spp. J clin Microbiol. 2003;41:4623-4629. 

  15. Woodford N, Ellington MJ, Coelho JM, Turton JF, Ward ME, Brown S, et al. Multiplex PCR for genes encoding prevalent OXA carbapenemases in Acinetobacter spp. J Antimicrob Chemother. 2006;27:351-353. 

  16. Segal H, Garny S, Elisha BG. Is ISAba-1 customized for Acinetobacter? FEMS Microbiol Letter. 2005;243:425-429. 

  17. Akers KS, Chaney C, Barsoumian A, Beckius M, Zera W, Yu X, et al. Aminoglycoside resistance and susceptibility testing errors in Acinetobacter baumannii-calcoaceticus complex. J Clin Microbiol . 2010;48(4):1132-1138. 

  18. Koo SH, Kwon KC, Cho HH, Sung JY. Genetic basis of multidrug-resistant Acinetobacter baumannii clinical isolates from three university hospital in Chungcheong province, Korea. Korean J Lab Med. 2010;30:498-506. 

  19. Lee H, Yong D, Yum JH, Roh KH, Lee K, Yamane K, et al. Dissemination of 16S rRNA methylase-mediated highly amikacin-resistant isolates of Klebsiella pneumoniae and Acinetobacter baumannii in Korea. Diagn Microbiol Infect Dis. 2006;56:305-312. 

  20. Lee G, Lee JH, Lim K, Suh IB, Ryu SW, Eom YB, et al. Prevalence of multidrug-resistant Acinetobacter baumannii from producing OXA-23-like from a healthcare facility of Gangwon province, South Korea. Int J Antimicrob Agents. 2012;39:452-453. 

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