Antimicrobial Resistance Characteristics of Gram-Negative Bacteria Isolated from Inland Pollution Sources in the Drainage Basin of Iwon-myeon (Taean-gun), South Korea

한수지 54(4), 377-387, 2021

377

Copyright © 2021 The Korean Society of Fisheries and Aquatic Science pISSN:0374-8111, eISSN:2287-8815 Korean J Fish Aquat Sci 54(4),377-387,2021

Original Article

서 론

최근환경에서는임상에서사용되는항생제에내성을가지는 세균이검출되고있으며특히수환경으로부터발견되는다제 내성균이문제가되고있다

(Chitanand et al., 2010).

^이러한내 성균확산의주원인으로는병원및사육시설로부터방출된잔 류항생제및항생제내성균을가진인간또는동물의분변오 염등이있고

,

그외에도대량강우및태풍등의영향에의해육 상에존재하는내성균이수환경으로유입될수있다

(Ikehata et al., 2006; Knapp et al., 2010).

^{육상오염원의종류에는다양한}

오염물질을가진생활하수

,

축산농가의폐수

,

우수및하천등 이있으며

,

장내세균뿐아니라환경유래병원성세균도함유하 고있어해역으로직접유입될경우인근에서식하는수산생물

및수환경의내성균확산에도영향을미칠우려가있다

(Rippey,

1994; Ha et al., 2013; Park et al., 2018; Roh et al., 2018; Kwon et al., 2019).

항생제는세균성질병치료를위해반드시필요한의약품이지 만지속적인항생제사용및오

·

남용은항생제내성균및다제내 성균출현의주원인이며

(WHO, 2014; Kwon et al., 2019),

병 원성세균이항생제내성을획득할경우심각한공중보건학적

태안군 이원면 육상오염원 배출수에서 분리한 그람음성균의 항생제 내성 특성

박보미 ^1,3 ·김민주 ¹ ·정연겸 ¹ ·박진일 ¹ ·유홍식 ² ·오은경 ¹ *

1국립수산과학원 서해수산연구소, ²국립수산과학원 식품위생가공과, ³군산대학교 식품생명공학과

Antimicrobial Resistance Characteristics of Gram-Negative Bacteria Isolated from Inland Pollution Sources in the Drainage Basin of Iwon- myeon (Taean-gun), South Korea

Bo Mi Park

^1,3

, Min Ju Kim

¹

, Yeon Gyeom Jeong

¹

, Jin Il Park

¹

, Hong Sik Yu

²

and Eun Gyoung Oh

¹

*

1West Sea Fisheries Research Institute, National Institute of Fisheries Science, Incheon 22383, Korea

2Food Safety and Processing Research Division, National Institute of Fisheries Science, Busan 46083, Korea

3Department of Food Science and Biotechnology, Kunsan National University, Gunsan 54150, Korea

Fecal contamination levels of discharge water from inland pollution sources were investigated in Iwon-myeon (Tae- an-gun), South Korea. Gram-negative bacteria were isolated during the investigation and the antimicrobial resistance patterns of the isolates were examined to estimate their impact on the coastal environment. The ranges of total coli- form and fecal coliform of 12 samples from four major inland pollution sources were 79-490,000 MPN/100 mL and 2.0-490,000 MPN/100 mL, respectively, with the highest level of fecal contamination at Station No. 3. A total of 137 strains (14 genus) were isolated, of which 86 strains (62.8%) were Enterobacteriaceae . The identified isolates were as follows: Pseudomonas spp. (35 strains), Klebsiella spp. (20 strains), Serratia spp. (20 strains), and Escherichia spp.

(19 strains). The isolated Gram-negative bacteria showed the highest antimicrobial resistance to ampicillin (81.8%), followed by amoxicillin/clavulanic acid (64.2%), ceftiofur (61.3%), and cefoxitin (59.1%). Antimicrobials in which less than 10% of isolates showed antimicrobial resistance were ciprofloxacin (3.6%) and gentamicin (2.2%). Resis- tance to one or more antimicrobials was observed in 121 strains (88.3%) and 84 strains (61.3%) showed a tendency for multiple antimicrobial resistance.

Keywords: Antimicrobial resistance, Gram-negative bacteria, Inland pollution source, Iwon-myeon (Taean-gun), Multiple antimicrobial resistance (MAR)

*Corresponding author: Tel: +82. 32. 745. 0750 Fax: +82. 32. 745. 0619 E-mail address: [email protected]

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Received 25 June 2021; Revised 14 July 2021; Accepted 22 July 2021

저자 직위: 박보미(대학원생), 김민주(인턴연구원), 정연겸(연구사), 박진일 (연구사), 유홍식(연구관), 오은경(연구관)

https://doi.org/10.5657/KFAS.2021.0377

Korean J Fish Aquat Sci 54(4), 377-387, August 2021

박보미

ㆍ

김민주

ㆍ

정연겸

ㆍ

박진일

ㆍ

유홍식

ㆍ

오은경

378

인문제가발생할수있다

. World Health Organization (WHO)

에서는주요항생제에내성을가진

6

종의병원성세균

ESKAPE (Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aerugi- nosa

^및

Enterobacter species)

^{에대한새로운항생제의개발이} 시급하다고발표하였다

(WHO, 2017; Oliveira et al., 2020).

^또 한영국의경제학자인

Jim O’Neill

은항생제내성균에대한적

절한대책을마련하지않는다면

2050

년에는내성균으로인한

사망자가

1

천만명까지발생할것으로예측하였다

(Vindenes et al., 2016; Kim et al., 2019).

전세계적으로항생제내성균및다제내성균의출현으로인한 문제가발생하고있으며

,

그중그람음성

Enterobacteriaceae

^는

β-lactamase

를 생성하여

carbapenem

과같은

β-lactam

계열의 항생제에내성을가질수있다

(Paterson, 2006).

또한육상에서 유입된항생제내성균의내성인자

(plasmid, transposon

및

inte-

gron)

^{는수환경에서장기간생존이가능한그람음성균에전이}

되어새로운패턴의항생제내성균이발견될수있다

(Moura et

al., 2012; Kotlarska et al., 2015; Park et al., 2018).

현재까지육상오염원에대한인근해역의영향평가는다수진 행되어왔으나

(Shim et al., 2012; Ha et al., 2013; Shin et al.,

2018)

^{국내육상오염원에서분리된항생제내성균및다제내성}

균의특성에대한연구는

E. coli

^{와같은단일세균에집중되어}

있어

(Park et al., 2013; Kwon et al., 2016; Kwon et al., 2019)

다양한균종에대한항생제내성특성연구는부족한실정이다

.

태안군이원면해역은서해안에서연간

200 ton

이상의패류 가생산되는지역이지만

,

^{인가및축산농가에서배출되는폐수} 를처리할수있는적절한시설이없어육상오염원이해역으로 직접유입될가능성이있다

.

이에따라본연구에서는태안군이 원면배수유역에위치한주요육상오염원을대상으로분변오 염도를평가하였고

,

육상오염원으로부터다양한그람음성균을 분리하여항생제내성특성을확인함으로써항생제내성균연 구의기초자료로제공하고자하였다

.

재료 및 방법

조사 지점 및 시료 채취

충청남도태안군이원면배수유역에위치한육상오염원배출 수의분변오염도를파악하고

,

배출수로부터분리된그람음성 균의세균상및항생제내성특성을조사하기위하여마을로 부터해역으로배출되어해역의위생상태에직접적인영향을 미칠수있을것으로파악되는조사지점

4

^{개소를선정하였다}

(Fig. 1).

채취시기는세균학적오염도가증가할수있는하절기 동안

3

회

(2020.6.17, 2020.7.6, 2020.8.19)

에걸쳐총

12

개시 료를채취하였으며

,

채취일기준

3

일전강수량합계는

0.0-0.1 mm

이었고기온은

21.6-26.5°C

이었다

.

시료는

1 L

용무균채수 병

(New international science corporation, Namyangju, Korea)

에

800 mL

채수하여

10°C

이하로유지하면서실험실로운반하 여실험에사용하였다

.

대장균군 및 분변계대장균 시험

육상오염원의위생성상을파악하기 위한대장균군 및분변 계대장균 시험은

laboratory procedures for the examination of sea water and shellfish (APHA, 1984)

방법에따라실험하 였다

.

추정시험에는

lauryl sulfate broth (Oxoid, Basingstoke, UK)

를사용하여

35±0.5°C

에서

24-48±2

시간배양하였고산 과가스를생성하는관을양성으로하여확정시험에사용하였 다

.

^{확정시험에는}

brilliant green bile lactose broth 2% (Oxoid, Basingstoke, UK)

와

EC broth (Oxoid, Basingstoke, UK)

를사 용하였으며 각각

35±0.5°C

에서

24-48±2

시간

, 44.5±0.2°C

에서

24±2

시간동안배양하였다

.

실험결과는각희석단계별

로

5

개의시험관을 사용한최확수법

(most probable number, MPN)

^{으로산출하여}

MPN/100 mL

^{으로표기하였다}

.

그람음성균의 분리 및 동정

그람음성균의 분리는 대장균군 시험에서 양성으로 확인된

lauryl sulfate broth

배양액을

EMB agar (Merck, Darmstadt, Germany)

배지에도말하여단일

colony

를순수분리하였다

. Tryptone soya agar (Oxoid, Basingstoke, Hampshire, UK)

에분리된균주를계대배양하여

3 mL 0.45% NaCl

용액에

0.5 McFarland

가되도록현탁한후

VITEK2 system (BioMerieux, Marcy, France)

으로동정하고항생제내성시험에사용하였다

. 항생제 내성 시험

육상오염원으로부터분리된그람음성균의항생제내성시험

은국가항생제사용및내성모니터링

(MFDS, 2019)

의방법

Fig. 1. Sampling stations of major inland pollution sources (●) in the Iwon-myeon (Taean-gun), South Korea.

1 10 100 1,000 10,000 100,000 1,000,000

Total coliform Fecal

coliform Total coliform Fecal

coliform Total coliform Fecal

coliform Total coliform Fecal

coliform

St 1 St 2 St 3 St 4

Colifrom group (MPN/100 mL)

Sampling station

Jun. Jul. Aug.

35 20

20 19 9

9 6 5

14

0 5 10 15 20 25 30 35 40

No. of isolates

Genus

others Proteus spp.

Morganella spp.

Providencia spp.

Aeromonas spp.

Escherichia spp.

Serratia spp.

Klebsiella spp.

Pseudomonas spp.

St 1 SSt 2 SSt 3 SSt 4

Taean-gun West sea

Tide embankment KOREA

36.95 N36.90 N36.85 N

126.25 E 126.30 E 126.35 E 126.20E

126.15E

Garorim Bay

이원면 해역 육상오염원에서 분리한 그람음성균의 항생제 내성 특성

379

에따라

KRNV5F panel (Sensititre, East Grinstead, UK)

^를사 용하여 최소억제농도법

(minimum inhibitory concentrations, MICs)

으로시험하였다

. Panel

에는

16

종의항생제가농도별로 포함되어있으며항생제종류는다음과같다

(

항생제농도범위

, μg/mL): amoxicillin/clavulanic acid (AmC; 2/1-32/16), ampi- cillin (AMP; 2-64), cefepime (FEP; 0.25-16), cefoxitin (FOX;

1-32), ceftazidime (CAZ; 1-16), ceftiofur (XNL; 0.5-8), chlor- amphenicol (CHL; 2-64), ciprofloxacin (CIP; 0.12-16), colis- tin (CL; 2-6), gentamicin (GEN; 1-64), meropenem (MEM;

0.25-4), nalidixic acid (NAL; 2-128), streptomycin (STR; 16- 128), sulfisoxazole (FIS; 16-256), tetracycline (TET; 2-128), trimethoprim/sulfamethoxazole (SXT; 0.12/2.38-4/76). Tryp- tone soya agar

에서배양한각균주를

3 mL

멸균증류수에현탁 하여

0.5 McFarland

로조정한후

cation adjusted muller hinton broth (Sensititre, Lenexa, KS, USA) 11 mL

에

10 μL

씩접종 하여균질화하였다

. Cation adjusted muller hinton broth

^에접 종된균액을

KRNV5F panel

의각

well

마다

50 μL

씩접종액을 분주하여

35±0.5°C

에서

18-24

시간동안배양한후

Optiread (Sensititre, East Grinstead, UK)

로측정하였고결과의판정은

Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI, 2017)

을 근거로하였다

.

^{그람음성균의다제내성정도를파악하기 위하} 여

MAR (multiple antimicrobial resistance) index

를사용하였

으며

, MAR index

는시험에사용된총항생제개수에대한내

성을나타내는항생제의개수의비율을계산하여나타내었다

(Titilawo et al., 2015; Govender et al., 2021).

결과 및 고찰

육상오염원의 위생성상 평가

태안군이원면해역에위치한육상오염원배출수의 분변오 염도를파악하기위하여

2020

^년

6

^월부터

8

^{월까지이원방조제}

(St 1),

음포해변

(St 2),

사목해변

(St 3),

꾸지나무골해수욕장

(St 4)

인근육상오염원

4

지점으로부터총

12

개의시료를채취 하여대장균군및분변계대장균을분석하였으며

,

조사지점별 결과를

Fig. 2

에나타내었다

.

조사지점별대장균군및분변계 대장균의범위는각각

St 1

^에서

79-240 MPN/100 mL

^및

2.0- 13 MPN/100 mL, St 2

에서

1,300-3,300 MPN/100 mL

및

49- 79 MPN/100 mL, St 3

에서

330,000-490,000 MPN/100 mL

및

170,000-490,000 MPN/100 mL, St 4

에서

4,000-14,000 MPN/100 mL

및

3,400-11,000 MPN/100 mL

이었으며

,

대장 균군수가가장높게검출된지점은사목해변인근에위치한

St 3

으로

490,000 MPN/100 mL

을나타내었고

St 4, St 2, St 1

순 으로높았다

.

또한분변계대장균결과도

St 3 (

사목해변

)

지점에 서

490,000 MPN/100 mL

으로가장높게검출되었고

St 4, St 2, St 1

순으로높아대장균군과동일한경향을보였다

.

대장균군및분변계대장균의오염도가가장높은

St 3

^와

St 4

는주변에해수욕장및숙박시설이있어행락객의출입이잦은 위치에있으며

,

^{하수처리시설이없기때문에처리되지않은오} 염물질이해역으로직접유입되는것으로확인되었다

.

또한두 지점모두대장균군및분변계대장균결과가같거나비슷한수 준으로검출되었는데이와같이분변오염도가높게검출되는 것은

St 3

및

St 4

배출수의오염물질이대부분동물및인간의 분변으로부터유래하기때문인것으로사료된다

.

^{반면이원방} 조제인근과음포해변인근에위치한

St 1, St 2

는

St 3, St 4

에비 하여상대적으로낮은분변오염도를나타내었고대장균군수에 비해분변계대장균수가대부분낮게검출되었다

.

이러한결과 는이들지점의오염물질에는분변에의한오염보다는토양

,

식 물등의자연환경에서유래한세균이대부분을차지하는것으 로판단된다

. Ha et al. (2013)

은남해안창선해역의적양항과 장포항에위치한육상오염원배출수의세균학적영향평가결 과

,

주변이농지로이루어져있고거주인구가적은지역의하천 에서는분변계대장균수가낮았고마을을관통하여흐르는하 천에서는분변계대장균수가높다는결과를나타내었다

.

^또한

Shin et al. (2018)

의남해안강진만배수유역에위치한육상오 염원배출수의분변계대장균오염도를조사한결과에서도인 구가밀집된지역에서는높은분변오염도를나타낸반면

,

상대 적으로인구가적고농지주변에위치한육상오염원의분변계 대장균수는낮게검출되었다고보고하여본연구결과와유사 한경향을보였다

.

육상오염원의분변오염도는강우량및조석에따라인근해 역에미치는영향범위가달라질수있다는연구결과가있으며

(Ha et al., 2013),

태안군이원면해역의경우하절기대량강우 발생시분변오염도가높은육상오염원배출수가해역으로유 입될가능성이있어지속적인관리가필요할것으로사료된다

. 육상오염원에서 분리된 그람음성균

태안군이원면육상오염원배출수

4

개소에서

12

개시료를 채취하여 그람음성균을분리

·

동정한결과를

Fig. 3

에나타내 었다

.

^총

137

^균주

(14 genus)

^{가분리되었으며}

,

^그중

86

^균주

(9

Fig. 2. Level of total coliform and fecal coliform of major inland pollution sources in the Iwon-myeon (Taean-gun), South Korea.

1 10 100 1,000 10,000 100,000 1,000,000

Total coliform Fecal

coliform Total coliform Fecal

coliform Total coliform Fecal

coliform Total coliform Fecal

coliform

St 1 St 2 St 3 St 4

Colifrom group (MPN/100 mL)

Sampling station

Jun. Jul. Aug.

35 20

20 19 9

9 6 5

14

0 5 10 15 20 25 30 35 40

No. of isolates

Genus

others Proteus spp.

Morganella spp.

Providencia spp.

Aeromonas spp.

Escherichia spp.

Serratia spp.

Klebsiella spp.

Pseudomonas spp.

St 1 SSt 2 SSt 3 SSt 4

Taean-gun West sea

Tide embankment KOREA

36.95 N36.90 N36.85 N

126.25 E 126.30 E 126.35 E 126.20E

126.15E

Garorim Bay

박보미

ㆍ

김민주

ㆍ

정연겸

ㆍ

박진일

ㆍ

유홍식

ㆍ

오은경

380

genus: Klebsiella spp., Serratia spp., Escherichia spp., Provi- dencia spp., Morganella spp., Proteus spp., Citrobacter spp., Kluyvera spp., Enterobacter spp.)

가

Enterobacteriaceae

에속 하였고

,

기타

51

균주

(5 genus: Pseudomonas spp., Aeromonas spp., Alcaligenes spp., Pantoea spp., Burkholderia spp.)

^도분 리되었다

.

분리균주중가장높은비율로검출된

Pseudomonas spp. (35

균주

)

은주로육상의토양이나물등자연환경에널리분포하는 세균으로

,

대부분비병원성이지만일부

P. aeruginosa

^와같은균 종은사람에게폐렴

,

^{수막염등의질병을유발하는것으로알려} 져있다

(Wiehlmann et al., 2007; Hesse et al., 2018; Oliveira et

al., 2020).

본연구에서는대부분이비병원성균으로분리되었

으나일부시료에서는

P. aeruginosa (8

균주

)

도분리되었다

.

그 다음으로많이분리된

Klebsiella spp. (20

^균주

)

는장내세균과 에속하며자연에널리존재하는세균으로

K. pneumoniae

^및

K. oxytoca

^{와같이사람에게급성폐렴및패혈증을일으킬수}

있는병원성세균을포함하고있다

(Zhong et al., 2013; Jung et al., 2016; Latifpour et al., 2016).

본연구에서는모든균주가병 원성을나타내는

K. pneumoniae

^및

K. oxytoca

^{으로분리되었} 다

. Serratia spp. (20

^균주

)

^{역시자연에널리존재하는장내세균} 으로과거에는비병원성세균으로여겨졌으나최근에는호흡기 감염

,

요로감염

,

패혈증등의감염질환원인균으로여겨지고있 다

(Buffut-Bataillon et al., 2009; Mahlen, 2011).

본연구에서는 모든균주가병원성세균으로알려진

S. marcescens

^으로분리 되었다

. Escherichia spp. (19

^균주

)

^{의경우대표적인장내세균} 으로분변오염의지표세균이고대부분은비병원성을나타내 지만

, E. coli O157:H7

^{과같이특정항원을가진경우에는병원} 성을나타낸다고알려져있으나

(Kaper et al., 2004),

본연구에 서는병원성을가지는

E. coli

^{는검출되지않았다}

.

Jang et al. (2015)

^{은 국내하천에서 분리된그람음성균 동} 정결과에서

Enterobacteriaceae (41.0%)

^및

Pseudomonada-

ceae (30.0%)

^{가분리되었다고보고하였는데}

,

^{이는본연구에} 서 분리된

Enterobacteriaceae (62.8%)

^및

Pseudomonada- ceae (25.5%)

^{와유사한 경향을보였다}

.

반면에

Belachew et al. (2018)

은

Ethiopia

도시하천에서분리한그람음성균의동 정결과에서

Klebsiella spp. (39.0%)

^{가가장많이분리되었고}

, E. coli (26.0%), C. freundii (11.0%)

^{순으로분리되었다고보} 고하였으며

, Lee et al. (2006)

은하절기영남지역지하수에서 분리한대장균군의동정결과

Enterobacter spp. (65.0%)

^가우 점종으로분리되었고

, Klebsiella spp. (13.0%)

및

Serratia spp.

(10.0%)

순으로분리되었다고보고하여본연구와는상이한결

과를나타내었다

.

^{이와같이분리되는세균상의차이를보이는} 이유는육상오염원의종류

(

생활하수

,

우수

,

농업용수등

),

주변 환경

,

채취시기

,

강우량의영향을받기때문으로판단된다

.

태안군이원면육상오염원의지점별로분리된

genus

를

Fig. 4

에나타내었다

. St 1 (

이원방조제

)

에서는총

39

균주

(10 genus)

가분리되었고

Pseudomonas spp.

^가

10

^균주

(25.6%)

^로가장많 았으며

Klebsiella spp. 8

^균주

(20.5%), Providencia spp. 6

^균 주

(15.4%), Escherichia spp. 5

^균주

(12.8%)

순으로 분리되었 다

. St 2 (

음포해변

)

에서는

28

균주

(6 genus)

가분리되었으며

, Klebsiella spp.

^가

8

균주

(28.6%)

로가장많았고

Pseudomonas spp. 7

^균주

(25.0%), Serratia spp. 7

^균주

(25.0%)

^{순으로분리되} 었다

. St 3 (

사목해변

)

에서는총

28

균주

(7 genus)

가분리되었 고그중

Pseudomonas spp.

^가

8

균주

(28.6%)

로가장많았으며

Escherichia spp. 7

균주

(25.0%)

및

Serratia spp. 5

균주

(17.9%)

순으로 많이분리되었다

. St 4 (

꾸지나무골 해수욕장

)

에서는

42

^균주

(11 genus)

^{가 분리되었으며}

Pseudomonas spp.

^가

10

균주

(23.8%)

로가장많이분리되었고

Escherichia spp. 6

^균주

(14.3%), Serratia spp. 6

^균주

(14.3%), Klebsiella spp. 4

^균주

(9.5%), Morganella spp. 4

균주

(9.5%)

가분리되었다

.

태안군 이원면 배수유역의 육상오염원 배출수에서 분리한 그람음성균의분리현황을살펴본결과

,

^총

137

^균주중

86

^균주

(62.8%)

가

Enterobacteriaceae

^{으로분리되어우점종을차지하} 는것으로확인되었다

.

또한채취지점별세균상에서다소차 이를나타내었는데

, St 3 (

사목해변

)

지점에서

Escherichia spp.

분리비율이상대적으로높게검출되었다

.

이는

St 3

지점의경 우인구밀집지역에위치해있으며

,

^{인근에해수욕장이위치해} 있어행락객의출입이잦으므로분변오염도가높았을것으로 판단된다

.

특히육상오염원일부시료에서

P. aeruginosa, K.

pneumoniae, S. marcescens

등과같은병원성세균이검출되고 있어인근해역에서생산되는수산생물의위생상태에영향을 미칠우려가있으므로향후적절한관리방안을마련해야할것 으로사료된다

.

육상오염원으로부터 분리된 그람음성균의 항생제 내성 특성

태안군이원면해역의육상오염원배출수로부터분리한그 Fig. 3. Number of total Gram-negative bacteria isolated from inland

pollution sources in the Iwon-myeon (Taean-gun), South Korea.

1 10 100 1,000 10,000 100,000 1,000,000

Total coliform Fecal

coliform Total coliform Fecal

coliform Total coliform Fecal

coliform Total coliform Fecal

coliform

St 1 St 2 St 3 St 4

Colifrom group (MPN/100 mL)

Sampling station

Jun. Jul. Aug.

35 20

20 19 9

9 6 5

14

0 5 10 15 20 25 30 35 40

No. of isolates

Genus

others Proteus spp.

Morganella spp.

Providencia spp.

Aeromonas spp.

Escherichia spp.

Serratia spp.

Klebsiella spp.

Pseudomonas spp.

St 1 SSt 2 SSt 3 SSt 4

Taean-gun West sea

Tide embankment KOREA

36.95 N36.90 N36.85 N

126.25 E 126.30 E 126.35 E 126.20E

126.15E

Garorim Bay

이원면 해역 육상오염원에서 분리한 그람음성균의 항생제 내성 특성

381

람음성균

137

균주의항생제내성특성을살펴보기위하여

13

개계열

16

종의항생제에대한내성시험을실시하였으며

,

결 과를

Table 1

^{에나타내었다}

.

^{분리된그람음성균대부분이}

1

^개 이상의항생제에내성을나타내었는데

,

그중

aminopenicillin

계열의

ampicillin (81.8%)

에서가장높은내성률을나타내었 고

, amoxicillin/clavulanic acid (64.2%), ceftiofur (61.3%), cefoxitin (59.1%)

순으로높게나타났다

.

또한

colistin (51.1%), meropenem (43.8%), chloramphenicol (37.2%), cefepime (34.3%), tetracycline (34.3%)

등에서도 높은내성률을 나타 냈으며

, 10%

미만의내성률을나타낸항생제는

ciprofloxacin (3.6%), gentamicin (2.2%)

이었다

.

Ampicillin

은

1960

년대부터상용화되어

WHO

필수의약품

목록에등재되어있는세균성질병치료제로

(WHO, 2019),

현

재까지발표된여러연구를통하여

ampicillin

의높은내성률이 보고되고있으며특히다양한수환경으로부터분리한대장균군 은

ampicillin

에서

50.0-98.4%

로높은내성률을나타내었다고 보고되어

(Silva et al., 2006; Chitanand et al., 2010; Okai et al., 2019; Adinortey et al., 2020; Zagui et al., 2020)

본연구와유 사한경향을나타내었다

.

태안군이원면육상오염원배출수로부터분리한그람음성균 은총

14 genus

가분리되었으며

,

가장많이분리된그람음성균

4 genus

대한항생제내성률을

Table 2

에나타내었다

.

가장높 은비율로분리된

Pseudomonas spp. (35

균주

)

은모든균주에 서

1

개이상의항생제에대한내성을나타내었으며

, cefoxitin

Fig. 4. Rate of Gram-negative bacteria isolated from inland pollution sources in the Iwon-myeon (Taean-gun), South Korea by sampling point.

박보미

ㆍ

김민주

ㆍ

정연겸

ㆍ

박진일

ㆍ

유홍식

ㆍ

오은경

382

(100%), ampicillin (97.1%), ceftiofur (94.3%), amoxicillin/

clavulanic acid (91.4%), chloramphenicol (91.4%)

순으로높 은내성률을나타내었다

.

한편가장낮은내성률을나타낸항생 제는

gentamicin (5.7%)

과

ceftazidime (5.7%)

이었다

.

외국의 하수처리시설배출수

,

폐수및수환경으로부터분리된

Pseudo- monas spp.

^{의항생제내성에관한여러연구결과}

(Odjadjare et al., 2012; Devarajan et al., 2017; Govender et al., 2021)

에서는

ampicillin

에대한내성률이

81.0-93.0%

로보고된바있어본

연구결과와유사한경향을나타내었다

.

Klebsiella spp. (20

^균주

)

의경우

ampicillin

에

100%

의내성 률을보였고

sulfisoxazole (35.0%), colistin (20.0%), ceftiofur (10.0%)

순으로 높은 내성률을 보였다

.

반면에

gentamicin, streptomycin, cefoxitin, ceftazidime, cefepime, meropenem, ciprofloxacin, trimethoprim/sulphamethoxazole, chloramphen- icol, nalidixic acid

에대해서는모두감수성을나타내었다

.

이와 같은결과는

2019

년

Tokyo

의

Tama

강하류에서분리된

Klebsi- ella spp.

은

ampicillin

에

100%

의내성을나타내었고

, gentami- cin, ceftazidime, meropenem, chloramphenicol

에서모두감수 성을나타내었다고보고한바와일치하였다

(Okai et al., 2019).

또한

Adinortey et al. (2020)

는어류양식장으로부터분리된

K.

pneumoniae

^및

K. oxytoca

^에서

ampicillin

내성률이

100%

로 나타났으며

,

분리된모든

K. pneumoniae

가

gentamicin

에감수 성을나타내었다고보고하여본연구결과와일치하였다

.

Serratia spp. (20

^균주

)

^에서는

ampicillin, amoxicillin/clavu- lanic acid, ceftiofur, colistin

에대하여

100%

의내성을나타내 었고그외

cefepime (95.0%), meropenem (95.0%), cefoxitin (85.0%), tetracycline (75.0%)

에대해서도높은내성률을나타 내었다

.

반면

gentamicin, ciprofloxacin, trimethoprim/sulpha- methoxazole, nalidixic acid

^{에서는모두감수성을나타내었다}

. Serratia spp.

^{의항생제내성연구는주로임상에서이루어졌으} 며

,

환경및육상오염원에서분리된내성균에관련된연구는극 히적은것으로파악되었다

. Adinortey et al. (2020)

는어류양 식장으로부터

1

균주의

S. marcescens

^{를분리하여항생제내성} 을살펴본결과

, ampicillin, chloramphenicol, tetracycline

^에서

100%

의내성률을보였으며

, gentamicin

에만감수성을보였다 고보고하여본연구와일부유사한경향을보였다

.

Escherichia spp. (19

균주

)

은

ampicillin (15.8%)

및

colis- tin (15.8%)

에서 가장 높은 내성률을 보였고

streptomycin, amoxicillin/clavulanic acid, cefoxitin, ceftiofur, ceftazidime, cefepime, meropenem, sulfisoxazole, tetracycline

에서는모두

10.5%

의내성률을보였으며

, gentamicin, ciprofloxacin, trim- ethoprim/sulphamethoxazole, chloramphenicol, nalidixic acid

에서는감수성을나타내었다

.

현재까지국내연안육상오염원 에서분리된

E. coli

^{의항생제내성특성에관한연구는다수진} 행되어왔으며

(Kwon et al., 2016; Kwon et al., 2018; Park et al., 2018; Kwon et al., 2019), 2016-2019

년에남해안의한산 거제만

,

자란만사량도

,

용남광도해역의육상오염원에서분리 된

E. coli

^는

ampicillin

에서

3.2-16.9%

의내성률을나타내었다 고보고하여본연구와유사한결과를나타내었다

.

^{또한위와같} 은연구에서는지역마다항생제내성률의차이가다소나타났 는데이는육상오염원주변에위치한시설

(

병원

,

인가

,

축산농 가및양식장등

)

에서사용된항생제의종류에따라달라질수 있으며

,

조사시기와강우량에대한영향도받을수있을것으 로사료된다

.

Table 1. Antimicrobial resistance of Gram-negative bacteria isolat- ed from inland pollution sources in the Iwon-myeon (Taean-gun), South Korea

Antimicrobial agents No. of isolates (%) (n=137) Resistant Intermediate Susceptible Aminoglycosides

Gentamicin 3 (2.2) 1 (0.7) 133 (97.1)

Streptomycin 37 (27.0) 0 (0.0) 100 (73.0) Aminopenicillin

Ampicillin 112 (81.8) 4 (2.9) 21 (15.3) β-lactam/β-lactamase inhibitor combinations

Amoxicillin/clavulanic

acid 88 (64.2) 6 (4.4) 43 (31.4)

Cephamycin

Cefoxitin 81 (59.1) 6 (4.4) 50 (36.5)

Cephalosporin III

Ceftiofur 84 (61.3) 5 (3.6) 48 (35.0)

Ceftazidime 30 (21.9) 9 (6.6) 98 (71.5) Cephalosporin IV

Cefepime 47 (34.3) 13 (9.5) 77 (56.2)

Carbapenem

Meropenem 60 (43.8) 14 (10.2) 63 (46.0) Fluoroquinolone

Ciprofloxacin 5 (3.6) 8 (5.8) 124 (90.5) Folate pathway inhibitors

Trimethoprim/

sulphamethoxazole 22 (16.1) 0 (0.0) 115 (83.9) Sulfisoxazole 30 (21.9) 0 (0.0) 107 (78.1) Phenicols

Chloramphenicol 51 (37.2) 37 (27.0) 49 (35.8) Polymyxins

Colistin 70 (51.1) 0 (0.0) 67 (48.9)

Quinolone

Nalidixic acid 20 (14.6) 0 (0.0) 117 (85.4) Tetracyclines

Tetracycline 47 (34.3) 10 (7.3) 80 (58.4)

이원면 해역 육상오염원에서 분리한 그람음성균의 항생제 내성 특성

383

태안군 이원면 육상오염원 배출수로부터 분리한 그람음성 균총

137

균주

(14 genus)

중가장많은균주가분리된

4 genus (Pseudomonas spp., Klebsiella spp., Serratia spp., Escherichia spp.) 94

균주에대한항생제내성특성을확인한결과

,

대부분의 균주에서높은

ampicillin

내성을나타내었고

,

낮은내성또는감 수성을보이는항생제는

gentamicin

^이었다

. Pseudomonas spp.

에서는모든균주가

1

개이상의항생제에내성을나타내었고

, Kelbsiella spp.

^{에서는모든균주가}

10

개항생제에감수성을나 타내었으며

Serratia spp.

은대부분의항생제에서높은내성률 을보였다

.

한편

Escherichia spp.

^은기타

genus

에비하여상대

적으로낮은내성률을보였으며

,

^{특정시기에분리된일부다제} 내성균을제외하고대부분의균주에서모든항생제에감수성을 나타내었다

.

이는태안군이원면주변에서식하는인구가항생 제에대한내성을획득할만큼노출빈도가많지않았을것으로 추측된다

.

또한본연구에서

10

균주미만으로분리된나머지그 람음성균

(10 genus: Aeromonas spp., Providencia spp., Mor- ganella spp., Proteus spp., Alcaligenes spp., Citrobacter spp., Kluyvera spp., Pantoea spp., Burkholderia spp., Enterobacter

spp.)

은항생제내성특성에대한추가적인검토가필요할것으

로사료된다

.

Table 2. Antimicrobial resistance of four major Gram-negative bacteria isolated from inland pollution sources in the Iwon-myeon (Taean- gun), South Korea

Antimicrobial agents

Number of resistance isolates (%)

Pseudomonas spp. Klebsiella spp. Serratia spp. Escherichia spp.

(n=35) (n=20) (n=20) (n=19)

Aminoglycosides

Gentamicin 2 (5.7) (0.0) 0 (0.0) 0 (0.0)

Streptomycin 13 (37.1) (0.0) 3 (15.0) 2 (10.5)

Aminopenicillin

Ampicillin 34 (97.1) (100.0) 20 (100.0) 3 (15.8)

β-lactam/β-lactamase inhibitor combinations

Amoxicillin/clavulanic acid 32 (91.4) (5.0) 20 (100.0) 2 (10.5)

Cephamycin

Cefoxitin 35 (100.0) (0.0) 17 (85.0) 2 (10.5)

Cephalosporin III

Ceftiofur 33 (94.3) (10.0) 20 (100.0) 2 (10.5)

Ceftazidime 2 (5.7) (0.0) 10 (50.0) 2 (10.5)

Cephalosporin IV

Cefepime 5 (14.3) (0.0) 19 (95.0) 2 (10.5)

Carbapenem

Meropenem 22 (62.9) (0.0) 19 (95.0) 2 (10.5)

Fluoroquinolone

Ciprofloxacin 5 (14.3) (0.0) 0 (0.0) 0 (0.0)

Folate pathway inhibitors

Trimethoprim/sulphamethoxazole 17 (48.6) (0.0) 0 (0.0) 0 (0.0)

Sulfisoxazole 10 (28.6) (35.0) 2 (10.0) 2 (10.5)

Phenicols

Chloramphenicol 32 (91.4) (0.0) 9 (10.0) 0 (0.0)

Polymyxins

Colistin 16 (45.7) (20.0) 20 (100.0) 3 (15.8)

Quinolone

Nalidixic acid 13 (37.1) (0.0) 0 (0.0) 0 (0.0)

Tetracyclines

Tetracycline 7 (20.0) (5.0) 15 (75.0) 2 (10.5)

박보미

ㆍ

김민주

ㆍ

정연겸

ㆍ

박진일

ㆍ

유홍식

ㆍ

오은경

384

태안군이원면해역의육상오염원배출수에서분리한그람음 성균

137

균주의내성및다제내성특성을

MAR index

와함께

Table 3

에나타내었다

. MAR index

는항생제로인한환경오염

정도를반영하여잠재적인건강위해도평가에서사용되는지표 로

, MAR index

가

0.2

이상일경우항생제에대한위험을나타 낸다

(Titilawo et al., 2015).

분리된그람음성균

137

균주중모

Table 3. Antimicrobial resistance patterns of Gram-negative bacteria with MAR index isolated from inland pollution sources in the Iwon- myeon (Taean-gun), South Korea

No. of antimicrobials Resistance patterns No. of isolates Total (%) MAR index

0 16 11.7 0.00

1

AMP 10 7.3

0.06

CL 1 0.7

FOX 1 0.7

2

AmC/AMP 2 1.5

0.13

AmC/FOX 1 0.7

AMP/CL 5 3.6

AMP/FIS 4 2.9

AMP/TET 1 0.7

AMP/XNL 2 1.5

CHL/STR 1 0.7

CL/TET 1 0.7

STR/TET 1 0.7

3

AmC/AMP/MEM 1 0.7

0.19

AmC/FOX/STR 2 1.5

AMP/CL/FIS 1 0.7

AMP/XNL/FIS 2 1.5

CL/STR/TET 1 0.7

4

AmC/AMP/FOX/XNL 2 1.5

AmC/AMP/MEM/STR 1 0.7 0.25

AmC/AMP/XNL/MEM 1 0.7

AMP/FOX/XNL/CHL 1 0.7

5 AmC/AMP/FOX/XNL/CHL 3 2.2

AmC/AMP/FOX/XNL/MEM 2 1.5 0.31

6

AmC/AMP/FEP/FOX/CL/TET 1 0.7

0.38

AmC/AMP/FOX/CL/STR/FIS 1 0.7

AmC/AMP/FOX/XNL/CHL/CL 1 0.7

AmC/AMP/FOX/XNL/CHL/MEM 4 2.9

AmC/AMP/FOX/XNL/CL/TET 1 0.7

AMP/FOX/CHL/CIP/CL/SXT 1 0.7

7

AmC/AMP/FEP/FOX/XNL/CL/MEM 1 0.7

0.44

AmC/AMP/FOX/XNL/CHL/CL/MEM 5 3.6

AmC/AMP/FOX/XNL/CHL/NAL/SXT 4 2.9

≤ 8 　 55 40.1

Total　 137 100.0

AmC, amoxicillin/clavulanic acid; AMP, ampicillin; FEP, cefepime; FOX, cefoxitin; XNL, ceftiofur; CHL, chloramphenicol; CL, ciproflox- acin; CIP, colistin; MEM, meropenem; NAL, nalidixic acid; STR, streptomycin; FIS, sulfisoxazole; TET, tetracycline; SXT, trimethoprim/

sulfamethoxazole.