[논문]경상남도 유통 어패류와 해양환경에서 분리된 비브리오균속 (Vibrio spp.) 분포 및 항생제 내성 특성

탁진영; 박정길; 엄지영; 최수완; 황나람; 김미숙; 김제동

doi:10.5657/kfas.2023.0626

경상남도 유통 어패류와 해양환경에서 분리된 비브리오균속 (Vibrio spp.) 분포 및 항생제 내성 특성
Distribution and Antibiotic Resistance of Vibrio spp. Isolated from Fishery Products and Coastal Areas in Gyeongsangnam-do 원문보기

한국수산과학회지 = Korean journal of fisheries and aquatic sciences, v.56 no.5, 2023년, pp.626 - 633

탁진영 (경상남도보건환경연구원) , 박정길 (경상남도보건환경연구원) , 엄지영 (경상남도보건환경연구원) , 최수완 (경상남도보건환경연구원) , 황나람 (경상남도보건환경연구원) , 김미숙 (경상남도보건환경연구원) , 김제동 (경상남도보건환경연구원)

Abstract ▼ AI-Helper

Vibrio spp. are aquatic bacteria that are ubiquitous in warm estuarine and marine environments. Especially, V. vulnificus and V. cholerae are currently known to cause potentially fatal infections in humans. This study investigated the distribution and antibiotic resistance of V. vulnificus and V. cholerae isolated from coastal areas of Gyeongsangnam-do in 2022. A total of 252 samples of water, shellfish and coastal sediment were collected from 7 locations along the coast, and 124 samples of fishery products were collected from markets. Among the 252 samples, forty-four V. vulnificus (11.7%) and fourteen V. cholerae non-O1/non-O139 (3.7%), none of which carried the ctx gene, were isolated. Out of the 124 samples, 6 (4.8%) tested positive for V. vulnificus and V. cholerae was not detected. The isolation rates of V. vulnificus and V. cholerae showed a significant correlation with environmental factors such as seawater temperature and salinity. In an antibiotic resistance test, V. vulnificus was susceptible to amikacin, gentamicin, imipenem trimethoprim/sulfamethoxazole, and ciprofloxacin, but resistant to cefoxitin (100.0%), followed by tetracycline (9.1%). Multidrug resistance was also observed. Continuous monitoring of Vibrio pathogens with water temperature and salinity is expected to help reduce the outbreaks, and rational use of antibiotic agents is needed to prevent the accession of antibiotic-resistant microorganisms in aquatic ecosystems.

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1. Sampling locations for the monitoring of Vibrio spp. in Gyengsangnam-do.
표 Table 1. The number of fshery products collected from the market in Gyeongsangnam-do)
그림 Fig. 2. Distribution of marine environmental factor measurements (A, temperature; B, salinity) at seven locations. GJ, Geoje; GS, Goseong; NH, Namhae; SC, Sacheon; CW, Changwon; TY, Tongyeong; HD, Hadong.
그림 Fig. 3. The tendency and relation of pathogenic Vibrio spp. isolation with marine environmental factors. A, Temperature of seawater; B, Salinity.
그림 Fig. 4. A color-coded map of Gyeongsangnam-do for the cumulative Vibrio spp. isolates. Purple/gray colored areas indicate spatial clusters with high/low Vibrio spp. isolates, respectively. A, V. vulnificus; B, V. cholerae non-O1 and non-O139.
표 Table 2. The correlation coefficient between the pathogenic Vibrio spp. and environmental factors
표 Table 3. Regional distribution of Vibrio spp. isolated from the marine environment of Gyeongsangnam-do
그림 Fig. 5. Relative proportion of Vibrio spp. isolated from marine environment samples.
표 Table 4. Antimicrobial susceptibility and resistance of Vibrio vulnificus strains isolated from coastal area and fishery products in Gyeongsangnam-do
표 Table 5. Multidrug resistance patterns of Vibrio vulnificus by number of resistant or intermediate-resistant antibiotics

AI 본문요약
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문제 정의

, 2016), 항생제 내성이 환자의 치료에 어려움을 유발하고있다. 따라서 본 연구에서는 2022년 동안 경남지역에서 위해도가 높은 비브리오 패혈증 및 비브리오 콜레라균의 증식 변화를 분석하고, 실제 소비자에게 유통되는 수산물에서의 비브리오균 오염도를 파악하고자 하였다. 또한 분리된 균의 항생제 내성을 조사하여, 비브리오 패혈증 치료에 사용되는 항생제 내성 패턴을 확인하였다.

제안 방법

Pathogenic Bacteria Detection kit (Vibrio) (GeNet Bio, Daejeon, Korea)를 이용하여 병원성 비브리오균 2종을 분석하였으며, 균별 표적 유전자는 V. cholerae의 hlyA, V.
갯벌과 패류도 APW 90 mL를 첨가하여 약 100 mL로 맞춘 후, 37°C 배양기에 질병관리청의 해양환경 내 병원성 비브리오균 실험실 감시 사업 표준검사업무 매뉴얼(KDCA, 2018)에 따라 7–8시간 배양시켰다.
45% saline에 넣어 vortexing하였다. 그 후 VITEK 2 compact (Biomerieux)를 사용하여 항생제 감수성 검사를 하였다. 대상 항생제는 ampicillin, amoxicillin/clavulanic acid, ampicillin/sulbactam, cefazolin, cefoxitin, imipenem, ciprofloxacin, amikacin, gentamicin, tetracycline, chloramphenicol, trimethoprim/sulfamethoxazole 12종이다.
따라서 본 연구에서는 2022년 동안 경남지역에서 위해도가 높은 비브리오 패혈증 및 비브리오 콜레라균의 증식 변화를 분석하고, 실제 소비자에게 유통되는 수산물에서의 비브리오균 오염도를 파악하고자 하였다. 또한 분리된 균의 항생제 내성을 조사하여, 비브리오 패혈증 치료에 사용되는 항생제 내성 패턴을 확인하였다.
병원성 비브리오균별 균주 분리율과 해양환경인자와의 상호 연관성을 확인하기 위해 상관분석을 수행하였다(Table 2). 상관 분석에 사용된 변수는 월별 균주 분리율과 월평균 수온, 염도의 측정치를 포함하였다.
6으로 현탁하고 접종 균액을 제조하였다. 접종 균액을 VITEK GN Card (Biomerieux)에 접종한 후 VITEK 2 system (Biomerieux)를 이용하여 병원성 비브리오 균주를 동정하였다. 이때, 신뢰도 90% 이상일 경우에 최종 균주로 판정하였다.

대상 데이터

1). 각 지역별로 해수, 갯벌, 패류를 대상으로 총 252개의 검체를 실험하였다.
그 후 VITEK 2 compact (Biomerieux)를 사용하여 항생제 감수성 검사를 하였다. 대상 항생제는 ampicillin, amoxicillin/clavulanic acid, ampicillin/sulbactam, cefazolin, cefoxitin, imipenem, ciprofloxacin, amikacin, gentamicin, tetracycline, chloramphenicol, trimethoprim/sulfamethoxazole 12종이다. 감수성, 중간내성 및 내성의 판단은 Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI)의 기준에 따라 판정하였다(CLSI, 2020).
갯벌과 패류는 멸균된 Specimen cup (SPL Life Science, Pocheon, Korea)에 약 10 g을 채취하였다. 도내 유통 어패류 검체는 경남 연안지역 중 어패류 유통이 활발한 남해, 사천, 창원시 마산, 통영 총 4개 지역에서 구입하였으며, 어패류로는 돔, 도다리, 우럭, 광어 등 어류 58건과 개조개, 소라, 전복, 키조개, 가리비, 석화 등 패류 66건의 검체를 구입하였다(Table 1).
해양환경 검체는 2022년 1월부터 12월까지 경남 시군 중 고성, 거제, 남해, 사천, 창원시 마산, 통영, 하동에서 민물의 유입이나 오염 가능성이 높은 연안지역 7곳에서 월 1회 채취되었다(Fig. 1).

데이터처리

병원성 비브리오균 분리율과 수질환경요인들의 관계를 알아 보기 위해서 Microsoft excel 2016의 Pearson의 상관계수를 이용하여 상관분석을 하였다. 변수 간 유의성 검증은 t-test를 사용하였으며, 통계적 유의성은 P-value가 0.05 이하 값일 때 유효한 것으로 판정하였다.
병원성 비브리오균 분리율과 수질환경요인들의 관계를 알아 보기 위해서 Microsoft excel 2016의 Pearson의 상관계수를 이용하여 상관분석을 하였다. 변수 간 유의성 검증은 t-test를 사용하였으며, 통계적 유의성은 P-value가 0.
병원성 비브리오균별 균주 분리율과 해양환경인자와의 상호 연관성을 확인하기 위해 상관분석을 수행하였다(Table 2). 상관 분석에 사용된 변수는 월별 균주 분리율과 월평균 수온, 염도의 측정치를 포함하였다.

이론/모형

대상 항생제는 ampicillin, amoxicillin/clavulanic acid, ampicillin/sulbactam, cefazolin, cefoxitin, imipenem, ciprofloxacin, amikacin, gentamicin, tetracycline, chloramphenicol, trimethoprim/sulfamethoxazole 12종이다. 감수성, 중간내성 및 내성의 판단은 Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI)의 기준에 따라 판정하였다(CLSI, 2020).
항생제 감수성 및 내성 검사는 VITEK 2 system (Biomerieux)의 AST-N169 패널을 사용하여 실험하였다. 순수 분리한 균주를 2% NaCl이 첨가된 Tryptic Soy Agar (Difco)에 접종하여 37°C에서 18–24시간 배양한 후 0.

성능/효과

5%)에 내성을 나타내었다. Cefazolin은 9균주(20.5%), chloramphenicol은 2균주(4.5%), amoxicillin/clavulanic acid는 1균주(2.2%)에서 중간 내성을 보인 항생제로 확인되었다.
경남 해양환경에서 수집된 252건의 검체 중 38건(14.7%)에서 비브리오 패혈증균이 분리되었고, 14건(5.6%)에서 비브리오 콜레라균이 분리되었다. ctx 유전자를 가진 응집성 콜레라균은 분리되지 않아 모두 비응집성 콜레라균(V.
고성과 하동 지역에서 비브리오 패혈증균이 다수 분리되었던 반면, 비응집성 콜레라균 분리율은 낮았다. 이러한 차이는 수온과 염도 외에 다른 주변 환경 요인의 영향을 받을 것으로 보이며, 이에 대한 추가적인 분석이 필요하다.
8%)이 모두 어류에서 분리되었으며, 종류는 강도다리, 돌돔, 쥐치, 광어, 줄돔, 우럭으로 다양한 어종에서 나타났다. 그러나 비브리오 콜레라균은 분리되지 않았다. 지역별 분리 현황에서는 사천에서 구매한 검체에서 5건(4.
분리된 44균주 모두 amikacin, ciprofloxacin, gentamicin, imipenem, trimethoprim/sulfamethoxazole의 5개 항생제에 100%을 감수성을 보여 치료제로 적합함을 알 수 있었다. 그러나 항생제 cefoxitin는 44균주(100.0%)에 모두 내성을 나타내었으며, 이어 tetracycline은 4균주(9.1%), ampicillin과 ampicillin/sulbactam는 2균주(4.5%)에 내성을 나타내었다. Cefazolin은 9균주(20.
5%)로 나타났다. 내성 또는 중간내성을 보이는 항생제 개수에 따라 균주를 분류한 결과 총 2개의 패턴이 확인되었다(Table 5). 10월 하동 갯벌과 11월 사천 유통 어류에서 분리된 균이며, 공통적으로 ampicillin, ampicillin/sulbactam, cefoxitin, tetracycline에 내성이 있었고 amoxicillin/clavulanic acid와 chloramphenicol에 중간내성이 있었다.
8%)으로 확인되었다. 내성 및 중간 내성을 가진 균주는 하동지역의 해수, 갯벌과 사천지역의 어류에서 다수 분리되었다. 질병관리청에 보고된 경남 비브리오 패혈증 환자 지역별 통계에서도 사천지역이 인구 10만명당 발생률(환자 주소지 기준)이 4.
대부분이 1개 항생제에 내성을 나타내고 있으나, 2가지 이상의 항생제에 동시 내성을 나타내는 다제내성균은 44균주 중에서 2균주(4.5%)로 나타났다. 내성 또는 중간내성을 보이는 항생제 개수에 따라 균주를 분류한 결과 총 2개의 패턴이 확인되었다(Table 5).
병원성 비브리오균은 수온이 상승하고, 염도가 낮아지는 4월에 첫 분리되었고, 하절기인 7월부터 분리율이 상승되어 9월에 최고로 높았다. 이후 10월부터는 감소하는 경향을 보였다(Fig.
본 결과는 2019년에서 2020년 충청남도 해수, 갯벌에서 분리한 비브리오 패혈증균 균주에 대한 항생제 내성 실험결과 cefoxitin, cefazolin, ampicillin에 각각 85.5%, 6.0%, 3.5% 내성을 나타내었다는 보고(Lee et al., 2021)와 2014년에서 2015년 전남지역 해수 및 갯벌에서 분리된 비브리오 패혈증균 균주에 대한 항생제 내성 실험 결과 cefoxitin에 85.7%, ampicilln에 14.3% 내성을 나타내었다는 보고(Ha et al., 2017)와 유사한 결과를 나타내었다. 하지만 Yoon et al.
, 2020). 본 연구에서는 chloramphenicol에 대한 중간내성이 2균주에서 보였고, tetracycline에 대한 내성이 4균주에서 확인되었다. 이는 현치료제로 사용되는 일부 항생제에 대해서 내성 및 중간내성을 나타낼 수 있음을 확인했으므로 비브리오 패혈증의 감염관리 및 예방을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
분리된 44균주 모두 amikacin, ciprofloxacin, gentamicin, imipenem, trimethoprim/sulfamethoxazole의 5개 항생제에 100%을 감수성을 보여 치료제로 적합함을 알 수 있었다. 그러나 항생제 cefoxitin는 44균주(100.
4, Table 3). 분리된 비브리오 패혈증균 총 38건 중 하동과 고성에서 10건(26.3%)으로 가장 많이 분리되었다. 그 다음으로는 사천 9건(23.
비브리오 패혈증균 44균주 모두에 내성을 나타낸 cefoxitin 외에 내성 및 중간내성을 가진 균주를 지역 별로 분류해 보면, 해양환경에서 분리한 균은 하동 4건(44.4%), 사천 2건(22.2%), 남해와 고성, 하동이 1건(11.1%)씩 확인되었다. 유통 어패류에서 분리된 비브리오 패혈증균 4 균주 모두 사천에서 분리되었다.
비브리오 패혈증균과 수온 간의 상관계수는 (+)0.721이었으며, 비응집성 콜레라균의 경우도 (+)0.690로 (+)연관성이 유의하게 나타났다.
비응집성 콜레라균은 수온과 기온 변화와 무관하게 산발적인 분리율을 보였으나 염도가 일시적으로 하락한 7–8월에 평균 이상의 분리율을 보여, 담수의 유입 등의 영향이 더 큰 것으로 보인다(Fig
비응집성 콜레라균은 총 14건 중 사천 4건(28.6%)으로 가장 많이 분리되었다. 그 다음으로 창원 3건(21.
비응집성 콜레라균은 총 252건의 검체 중 6월 고성 해수에서 첫 분리된 이후 7월에는 6건(42.9%)으로 가장 높은 분리율을 기록했다. 이어서 8월에 4건(28.
5). 비응집성 콜레라균은 해수에서 12건(85.7%), 갯벌 2건(14.3%)으로 분리되었다. 전체적으로 병원성 비브리오균이 특히 해수에서 높은 분리율을 보인다는 이전 연구와 일치하는 결과를 볼 수 있었다(Lee et al.
, 2015). 염도는 병원성 비브리오균의 분리율과 음의 상관관계를 나타냈으며, 비브리오 패혈증균과 염도의 상관계수는 (-)0.941이며, 비응집성 콜레라균의 경우 (-)0.746으로 (-)의 연관성이 유의하게 나타났다. 기존 연구에서도 비브리오 패혈증균 증식이 해수의 염도와 음의 상관성을 보였고(Oliver et al.
유통 어패류 총 124건 중에서 비브리오 패혈증균은 총 6건(4.8%)이 모두 어류에서 분리되었으며, 종류는 강도다리, 돌돔, 쥐치, 광어, 줄돔, 우럭으로 다양한 어종에서 나타났다. 그러나 비브리오 콜레라균은 분리되지 않았다.
1%)씩 확인되었다. 유통 어패류에서 분리된 비브리오 패혈증균 4 균주 모두 사천에서 분리되었다.
이를 검체별 현황으로 분류해 보면, 해수 5건(38.5%), 갯벌 4건(30.8%), 어류 4건(30.8%)으로 확인되었다. 내성 및 중간 내성을 가진 균주는 하동지역의 해수, 갯벌과 사천지역의 어류에서 다수 분리되었다.
6%)순으로 분리되었다. 전체적으로 경남의 서부 해양환경에서 비브리오 패혈증균 분리율 (63.2%)이 높았다(Fig. 4A).
3%)으로 분리되었다. 전체적으로 병원성 비브리오균이 특히 해수에서 높은 분리율을 보인다는 이전 연구와 일치하는 결과를 볼 수 있었다(Lee et al., 2021).
해양환경에서 분리된 비브리오 패혈증균의 검체 종류별 분리 양상을 살펴 보면, 해수에서 22건(56.8%)으로 가장 많이 분리되었다. 그 다음으로 갯벌에서 11건(29.
해양환경에서의 비브리오 패혈증균과 비응집성 콜레라균은 7개 지점 모두에서 병원체를 확인하였다(Fig. 4, Table 3).

후속연구

본 연구에서는 chloramphenicol에 대한 중간내성이 2균주에서 보였고, tetracycline에 대한 내성이 4균주에서 확인되었다. 이는 현치료제로 사용되는 일부 항생제에 대해서 내성 및 중간내성을 나타낼 수 있음을 확인했으므로 비브리오 패혈증의 감염관리 및 예방을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
고성과 하동 지역에서 비브리오 패혈증균이 다수 분리되었던 반면, 비응집성 콜레라균 분리율은 낮았다. 이러한 차이는 수온과 염도 외에 다른 주변 환경 요인의 영향을 받을 것으로 보이며, 이에 대한 추가적인 분석이 필요하다.

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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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