농업환경에 서식하는 파리에서 분리된 E. coli의 병원성 유전자 및 항생제 내성 조사 Virulence Profile and Antimicrobial Resistance of Escherichia coli from Flies Captured from Agricultural Environment원문보기
본 연구는 다양한 농업 환경에서 채집된 파리의 분비물에서 E. coli을 분리하고 분리된 E. coli의 병원성유전자 및 항생제내성을 조사하기 위하여 수행되였다. 파리는 과일농장(n = 19), 장류생산농장(n = 9), 생활쓰레기 야적장(n = 46), 축사(n = 66), 도축장(n = 38), 퇴비장(n = 10)에서 총 188마리를 채집하여 토사물과 배설물로부터 E. coli을 분리 및 동정하였다. 그 결과, 채집된 파리의 63%(119/188)에서 E. coli이 검출되었으며 특히 도축장에서 채집된 파리에서 E. coli의 검출률이 89%(34/38)로 가장 높았다. 또한 분리된 E. coli을 대상으로 병원성 유전자 8종(ST, LT, VT1, VT2, aggR, bfpA, eaeA, ipaH)을 조사한 결과, 도축장에서 채집된 파리에서 분리된 E. coli 중 91%(31/34)가 장독소를 생산할 수 있는 ST유전자를 보유하고 있었다. 분리된 E. coli의 16%(31/188)가 1종 이상의 항생제에 내성을 보였다. 특히, 항생제 사용빈도가 높은 축사에서 채집된 파리의 E. coli 경우에는 59%(23/39)가 항생제 내성을 나타내었다. 분리된 항생제 내성 E. coli 균주 중 10%(12/119)는 2종 이상의 항생제에 내성을 보였고, 모두 축사 채집 파리에서 분리된 균주였으며, 이 중 2개 균주는 다재내성의 지표인 ESBL (Extended-spectrum beta-lactamase)에 양성을 나타내었다. ESBL 양성균주 중 1 균주는 7종의 항생제에 내성을 보였이는 것으로 조사되었다. 본 연구의 결과, 축산환경 서식 파리에서 분리된 E. coli은 병원성 유전자를 보유하고 있을 가능성이 높을 뿐만 아니라 항생제에 내성을 나타낼 가능성도 높기 때문에 농식품을 생산하는 농장이나 식품공장은 가급적 축산환경으로부터 일정한 거리를 두거나 방충망 등의 차단조치가 필요할 것으로 판단된다.
본 연구는 다양한 농업 환경에서 채집된 파리의 분비물에서 E. coli을 분리하고 분리된 E. coli의 병원성유전자 및 항생제내성을 조사하기 위하여 수행되였다. 파리는 과일농장(n = 19), 장류생산농장(n = 9), 생활쓰레기 야적장(n = 46), 축사(n = 66), 도축장(n = 38), 퇴비장(n = 10)에서 총 188마리를 채집하여 토사물과 배설물로부터 E. coli을 분리 및 동정하였다. 그 결과, 채집된 파리의 63%(119/188)에서 E. coli이 검출되었으며 특히 도축장에서 채집된 파리에서 E. coli의 검출률이 89%(34/38)로 가장 높았다. 또한 분리된 E. coli을 대상으로 병원성 유전자 8종(ST, LT, VT1, VT2, aggR, bfpA, eaeA, ipaH)을 조사한 결과, 도축장에서 채집된 파리에서 분리된 E. coli 중 91%(31/34)가 장독소를 생산할 수 있는 ST유전자를 보유하고 있었다. 분리된 E. coli의 16%(31/188)가 1종 이상의 항생제에 내성을 보였다. 특히, 항생제 사용빈도가 높은 축사에서 채집된 파리의 E. coli 경우에는 59%(23/39)가 항생제 내성을 나타내었다. 분리된 항생제 내성 E. coli 균주 중 10%(12/119)는 2종 이상의 항생제에 내성을 보였고, 모두 축사 채집 파리에서 분리된 균주였으며, 이 중 2개 균주는 다재내성의 지표인 ESBL (Extended-spectrum beta-lactamase)에 양성을 나타내었다. ESBL 양성균주 중 1 균주는 7종의 항생제에 내성을 보였이는 것으로 조사되었다. 본 연구의 결과, 축산환경 서식 파리에서 분리된 E. coli은 병원성 유전자를 보유하고 있을 가능성이 높을 뿐만 아니라 항생제에 내성을 나타낼 가능성도 높기 때문에 농식품을 생산하는 농장이나 식품공장은 가급적 축산환경으로부터 일정한 거리를 두거나 방충망 등의 차단조치가 필요할 것으로 판단된다.
The purpose of this study was to isolate Escherichia coli from flies and to assess pathogenic genes and antibiotic resistance of the isolates. A total of 188 flies were captured in agricultural environment including fruits farms (n = 19), fermented soybean farms (n = 9), municipal waste (n = 46), li...
The purpose of this study was to isolate Escherichia coli from flies and to assess pathogenic genes and antibiotic resistance of the isolates. A total of 188 flies were captured in agricultural environment including fruits farms (n = 19), fermented soybean farms (n = 9), municipal waste (n = 46), livestock farms (n = 66), slaughterhouses (n = 38), and manure ground (n = 10). E. coli isolates of captured flies were tested for pathogenic gene and antibiotic resistance using PCR methods and VITEK2 systems. As a result, E. coli from 63% (119/188) of the captured flies has been detected, and the detection rate of E. coli was the highest (89%, 31/34) in flies captured at particular slaughterhouse. Of the 34 isolates, 94% (32/34) were pathogenic gene (ST gene) positive. Twenty-six percent (31/119) of the E. coli isolates were observed being resistant to one or more antibiotics. Markedly, one of E. coli isolates from Livestock farms was resistant to 7 antibiotics including ampicillin, ampicillin/sulbactam, cefazolin, cefotaxime, gentamicin, levofloxacin, and trimethoprim/sulfamethoxazole. In addition, it was ESBL positive. The results of the present study may suggest a risk of transmission of pathogenic and antimicrobial resistant bacteria from flies to livestock environment Therefore, it may need to prevent introducing flies into the agricultural production environment for safe food production.
The purpose of this study was to isolate Escherichia coli from flies and to assess pathogenic genes and antibiotic resistance of the isolates. A total of 188 flies were captured in agricultural environment including fruits farms (n = 19), fermented soybean farms (n = 9), municipal waste (n = 46), livestock farms (n = 66), slaughterhouses (n = 38), and manure ground (n = 10). E. coli isolates of captured flies were tested for pathogenic gene and antibiotic resistance using PCR methods and VITEK2 systems. As a result, E. coli from 63% (119/188) of the captured flies has been detected, and the detection rate of E. coli was the highest (89%, 31/34) in flies captured at particular slaughterhouse. Of the 34 isolates, 94% (32/34) were pathogenic gene (ST gene) positive. Twenty-six percent (31/119) of the E. coli isolates were observed being resistant to one or more antibiotics. Markedly, one of E. coli isolates from Livestock farms was resistant to 7 antibiotics including ampicillin, ampicillin/sulbactam, cefazolin, cefotaxime, gentamicin, levofloxacin, and trimethoprim/sulfamethoxazole. In addition, it was ESBL positive. The results of the present study may suggest a risk of transmission of pathogenic and antimicrobial resistant bacteria from flies to livestock environment Therefore, it may need to prevent introducing flies into the agricultural production environment for safe food production.
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문제 정의
하지만 국내에서는 파리의 병원성 미생물 오염도 및 파리에서 분리된 미생물의 특성 연구는 전무한 상태이다. 따라서 본 연구는 파리의 식중독세균 매개 가능성을 평가하기 위한 기초자료의 일환으로 국내 다양한 환경에서 파리를 채취하여 E. coli와 병원성 미생물의 오염도를 조사하여 보고하고자 한다.
본 연구에서는 과일농장, 장류생산농장, 생활쓰레기 야적장, 축사, 도축장, 퇴비장들을 비롯한 농업환경에서 파리를 채집하여 파리의 분비물에 대한 E. coli 오염도를 조사하였다. 실험 결과, 도축장, 퇴비장, 과일농장, 축사, 생활쓰레기 야적장, 장류생산농장에서 각각 89%(34/38),70%(7/10), 68%(13/19), 59%(39/66), 54%(25/46), 11%(1/9) 검출되었다(Table 1).
coli O157:H7이 분리되었다고 보고하였다25). 본 연구에서는 기존의 연구와는 달리 E. coli O157:H7은 분리되지 않았으나, ST, VT2, eaeA 유전자를 보유하는 Ecoli가 확인되어서 다양한 환경에서 서식하는 파리에서 병원성 유전자를 보유한 E. coli가 검출되어 식중독 매개 가능성이 우려된다.
가설 설정
파리는 다음과 같은 몇 가지 특성 때문에 병원성 미생물을 매개 할 수 있다. 첫 번째, 파리는 비위생적인 환경에서 성장하는 것이다. 파리의 생애주기는 알, 유충, 번데기, 성충의 단계를 거치며 비위생적인 환경에서 알을 낳고 성장하기 때문에 병원성 미생물을 보유하게 될 가능성이 높아진다.
제안 방법
시험용액 1 mL를 3개의 10 mL의EC broth (Difco, Sparks, ME, USA)에 접종하여 44°C에서24시간 배양 후 가스발생 양성인 경우 eosin methyleneblue 한천배지(EMB 한천배지: Oxoid, Hampshire, UK)에접종하여 35°C에서 24시간 배양 하였다. EMB 한천배지에서 배양된 전형적인 E. coli 의심집락을 보통한 천배지에순수분리한 후 배양된 균주를 Vitek 2 GN ID card (bioMérieux, Marcy-l’Etoile, France)를 사용하여 동정하였다.
PowerChekTM Diarrheal E.coli 4-plex Detection Kit I과Kit II (Kogenebiotech, Seoul, Korea)를 사용하여 multiplexPCR 방법으로 8가지 병원성 E. coli 유전자(LT, ST, VT1,VT2, bfpA, aggR, ipaH) 여부를 분석하였다. 병원성 E.
coli O157:H7, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, Salmonella spp.는 시험용액 1 mL를 각각 취하여 10 mL의 발효관이 든modified EC broth (Oxoid, Hampshire, UK), 10 mL의 10%NaCl이 들어간 tryptic soy broth, Fraser Listeria broth, Rappaport Vassiliadis R10 Broth에 접종하여 각각 42°C, 37°C, 30°C, 37°C에서 24시간 배양시켰다. 이후 양성 의심시료를 CHROMagar O157 (CHROMagarTM, Paris, France), CHROMagar Staphy, palcam agar (Oxoid), xylose lysinetergitol-4 (XLT: Oxoid)에 접종하여 각각 24시간 동안 37°C, 37°C, 30°C, 37°C에 배양 후 전형적인 의심집락을 NA에 순수분리 및 배양 한 다음 VITEK (VITEK-2 compact, Biomerieux, l’Etoile, France)으로 확인하였다.
다양한 농업환경으로부터 채집한 파리는 각각 50 mL 튜브에서 2일간 상온에 사육하며 파리의 분비물 (토사물 및배설물)이 배출되도록 하였다. 파리 분비물로부터 E.
coli 유전자(LT, ST, VT1,VT2, bfpA, aggR, ipaH) 여부를 분석하였다. 병원성 E. coli유전자 분석을 위하여 순수 분리된 E. coli을 Tryptic soyagar (TSA: Difco)에 37°C로 24시간 배양하여 생성된 colony를 1 loop 취하여 500 μL의 Diethyl pyrocarbonate water(Bioneer, Daejeon, Korea)에 현탁 시킨 후 IncoloneTM GenomicDNA Prep Kit를 이용하여 PCR에 사용될 template DNA를 추출하였다. PowerChekTM Diarrheal E.
분리 동정된 E. coli 균주에 대해서 Nutrient agar (NA:Difco)에서 37°C 24시간 배양 후 0.45% sodium chlorideinhalation 용액 3 mL에 0.6 MacFaland로 탁도를 맞춘 후시험 균액 145 uL를 새로 준비된 0.45% sodium chlorideinhalation 용액 3 mL에 혼합하여 균의 탁도를 조절하였다. 탁도를 맞춘 시험 균액은 AST-N211 card에 채운 후 VITEK2를 사용하여 항생제 감수성 검사를 하였다.
는 시험용액 1 mL를 각각 취하여 10 mL의 발효관이 든modified EC broth (Oxoid, Hampshire, UK), 10 mL의 10%NaCl이 들어간 tryptic soy broth, Fraser Listeria broth, Rappaport Vassiliadis R10 Broth에 접종하여 각각 42°C, 37°C, 30°C, 37°C에서 24시간 배양시켰다. 이후 양성 의심시료를 CHROMagar O157 (CHROMagarTM, Paris, France), CHROMagar Staphy, palcam agar (Oxoid), xylose lysinetergitol-4 (XLT: Oxoid)에 접종하여 각각 24시간 동안 37°C, 37°C, 30°C, 37°C에 배양 후 전형적인 의심집락을 NA에 순수분리 및 배양 한 다음 VITEK (VITEK-2 compact, Biomerieux, l’Etoile, France)으로 확인하였다.
45% sodium chlorideinhalation 용액 3 mL에 혼합하여 균의 탁도를 조절하였다. 탁도를 맞춘 시험 균액은 AST-N211 card에 채운 후 VITEK2를 사용하여 항생제 감수성 검사를 하였다. 검사 결과는Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI 2011) 에따라 판정하였다.
다양한 농업환경으로부터 채집한 파리는 각각 50 mL 튜브에서 2일간 상온에 사육하며 파리의 분비물 (토사물 및배설물)이 배출되도록 하였다. 파리 분비물로부터 E. coli를 분리하기 위해 파리 생체를 제거하고 파리 분비물의 일정량을 10 mL의 멸균생리식염수와 함께 균질화 하여 시험용액으로 사용하였다. 시험용액 1 mL를 3개의 10 mL의EC broth (Difco, Sparks, ME, USA)에 접종하여 44°C에서24시간 배양 후 가스발생 양성인 경우 eosin methyleneblue 한천배지(EMB 한천배지: Oxoid, Hampshire, UK)에접종하여 35°C에서 24시간 배양 하였다.
파리에서 분리된 E. coli의 병원성 유전자 보유 여부를 확인하였다. 생활쓰레기 야적장에서 채집된 파리에서는 25주의 E.
파리 채집을 위하여 전북 부안군에 위치한 오디농장에서11개체, 경기도 포천시에 위치한 포도농장에서 8개체, 총19개체를 과일농장에서 채집하였다. 장류생산농장(n = 9)은음성에 1개의 농장에서 9개체를 채집하였다. 생활쓰레기야적장(n = 46)은 오디농장 근처의 쓰레기 야적장에서 2개체, 완주인근의 생활쓰레기 야적장에서 30개체, 천안인근의 생활쓰레기 야적장에서 14개체를 채집하였다.
도축장(n = 38)은 평창인근의 1개의도축장에서 38개체를 채집하였다. 퇴비장(n = 10)은 정읍인근의 1개의 퇴비장에서 10개체를 채집하였다. 파리의 채집은 각각의 개체를 멸균된 50 mL의 튜브에 1개체씩 채집하였다(Table 1).
파리 채집을 위하여 전북 부안군에 위치한 오디농장에서11개체, 경기도 포천시에 위치한 포도농장에서 8개체, 총19개체를 과일농장에서 채집하였다. 장류생산농장(n = 9)은음성에 1개의 농장에서 9개체를 채집하였다.
퇴비장(n = 10)은 정읍인근의 1개의 퇴비장에서 10개체를 채집하였다. 파리의 채집은 각각의 개체를 멸균된 50 mL의 튜브에 1개체씩 채집하였다(Table 1).
검사 결과는Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI 2011) 에따라 판정하였다. 항생제 내성을 위한 표준 균주로는 E.coli ATCC 25922, E. coli ATCC 35218을 사용하였다.
성능/효과
뿐만 아니라 이 중 2 주의E. coli에서는 다제내성의 지표인 extended spectrum βlactamases (ESBL) 생성 균주도 분리가 되었으며, 여러 환경 중 축사에서 항생제에 내성을 지닌 E. coli가 가장 높은 확률로 검출되었다(Table 3). 또한 항생제 내성 균주 중항생제 2개 이상 내성을 보이는 균주는 총 12 주였고, 이중 7개의 항생제에 내성을 지니는 균주도 1주 분리되었으며, 이 또한 축사환경에서 채집된 파리에서 분리된 E.
coli은 분리되지 않았다. 그러나 생활쓰레기 야적장에서는 약 4%의 E. coli가 병원성 유전자를 지녔으며, 축사에서는 약 11%, 도축장에서는 91%로 가장 높은 확률로 병원성 유전자를 지닌 E. coli가 분리되었다. 또한 농업환경에서 분리된 E.
이는 파리는 알을 제외한 모든 생애주기에 병원성 미생물을 보유할 수 있다는 것이다. 두 번째는 파리는 배설물과 음식물을 모두 선호하기 때문에 배설물과 음식물을 교차로 이동하게 됨으로써 배설물의 병원성 미생물을 음식물로 교차오염 시킬 수 있다는 것이다. Kobayashi 등7)의 연구에 따르면 파리가 E.
, Shigella spp. 등의 병원성 미생물이 검출되었으며, 흥미롭게도 생활환경이 비교적 깨끗한 중산층 계급의 주택단지에서 채집된 파리에서도 E. coli,Salmonella, Campylobacter가 각각 10.5%, 5.3%, 2.6%로 분리되었다. 이들의 결과를 미루어 볼 때 파리는 E.
coli가 분리되었다. 또한 농업환경에서 분리된 E. coli 중 병원성 유전자는 ST (26%), VT(3%), eaeA (1%)로 ST 유전자를 지닌 E. coli가 가장 많이 분리되었다(Table 2). 대부분의 파리에서 분리된 E.
coli가 가장 높은 확률로 검출되었다(Table 3). 또한 항생제 내성 균주 중항생제 2개 이상 내성을 보이는 균주는 총 12 주였고, 이중 7개의 항생제에 내성을 지니는 균주도 1주 분리되었으며, 이 또한 축사환경에서 채집된 파리에서 분리된 E. coli이었다(Fig. 1).
coli 오염도를 조사하였다. 실험 결과, 도축장, 퇴비장, 과일농장, 축사, 생활쓰레기 야적장, 장류생산농장에서 각각 89%(34/38),70%(7/10), 68%(13/19), 59%(39/66), 54%(25/46), 11%(1/9) 검출되었다(Table 1). 하지만 병원성미생물인 E.
6%로 분리되었다. 이들의 결과를 미루어 볼 때 파리는 E. coli를 비롯한 병원성 미생물이 빈번히 검출되고 있음을 알 수 있다.
종합하면, 과일농장, 장류생산농장, 퇴비장에서 채집한 파리에서는 E. coli은 분리되었지만, 병원성 유전자를 지닌 E. coli은 분리되지 않았다. 그러나 생활쓰레기 야적장에서는 약 4%의 E.
총 18제의 항생제에 대하여7종의 항생제에 대한 내성이 발견되었으며 각 항생제별로는 ampicillin (AMP) 21%, ampicillin/sulbactam (SAM)3%, cefazolin (KZ) 1%, cefotaxime (CTX) 1%, gentamicin(CN) 3%, levofloxacin (LEV) 5%, trimethoprim/sulfamethoxazole (SXT) 8%으로 나타났다. 채집된 파리에서 분리된 E. coli의 환경에 따른 항생제 내성 비율은 과일농장에서는 AMP과 SXT에서 각 1주씩 내성을 보였으며, 생활쓰레기 야적장에서는 AMP 4주, SXT 1주, 도축장에서는AMP내성균주 1주가 내성을 보였다. 특히 항생제를 많이 사용하는 환경인 축사에서는 AMP 19주, SAM 4주, TZP4주, KZ 1주, CTX 1주, CN 4 주, LEV 6주, SXT 7주의E.
coli의 항생제내성 비율은 Table 3과 같다. 총 18제의 항생제에 대하여7종의 항생제에 대한 내성이 발견되었으며 각 항생제별로는 ampicillin (AMP) 21%, ampicillin/sulbactam (SAM)3%, cefazolin (KZ) 1%, cefotaxime (CTX) 1%, gentamicin(CN) 3%, levofloxacin (LEV) 5%, trimethoprim/sulfamethoxazole (SXT) 8%으로 나타났다. 채집된 파리에서 분리된 E.
후속연구
이러한 결과 축산환경 서식 파리에서 분리된 E. coli은병원성 유전자를 보유하고 있을 가능성이 높을 뿐만 아니라 항생제에 내성을 나타낼 가능성도 높기 때문에 농식품을 생산하는 농장이나 식품공장은 가급적으로 축산환경으로부터 일정한 거리를 두거나 방충망 등의 차단조치가 필요할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
채집된 파리의 E. coli 검출률이 가장 높은 장소는 어디인가?
그 결과, 채집된 파리의 63%(119/188)에서 E. coli이 검출되었으며 특히 도축장에서 채집된 파리에서 E. coli의 검출률이 89%(34/38)로 가장 높았다. 또한 분리된 E.
파리의 서식환경은?
파리는 동물의 분변, 썩은 고기, 부패한 과채, 하수구 등 비위생적인 환경에서 알을 낳고 유충이 되어 성장하게 된다1-3). 이러한 파리의 서식환경은 병원성 미생물을 포함한다양한 미생물군집이 존재하게 되며, 그 환경에서 성장한 파리 또한 병원성 미생물을 포함한 다양한 미생물군집을 보유함과 동시에 농식품의 병원성 미생물 매개체 역할을 하게 된다4).
파리의 서식환경이 파리를 병원성 미생물 매개체 역할로 만드는 이유는?
파리는 동물의 분변, 썩은 고기, 부패한 과채, 하수구 등 비위생적인 환경에서 알을 낳고 유충이 되어 성장하게 된다1-3). 이러한 파리의 서식환경은 병원성 미생물을 포함한다양한 미생물군집이 존재하게 되며, 그 환경에서 성장한 파리 또한 병원성 미생물을 포함한 다양한 미생물군집을 보유함과 동시에 농식품의 병원성 미생물 매개체 역할을 하게 된다4).
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