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폐렴막대균

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목차

1. 개요

폐렴막대균(Klebsiella pneumoniae)은 에드윈 클렙스와 카를 프리드랜더의 이름을 따서 명명된 세균으로, 폐렴을 비롯한 다양한 감염을 일으킨다. 주로 면역력이 저하된 환자에게서 발생하며, 요로 감염, 폐렴, 혈류 감염 등을 유발할 수 있다. 항생제 내성 균주의 출현으로 치료가 어려워지고 있으며, 특히 고병원성 변종은 높은 사망률을 보인다. 감염 예방을 위해서는 손 위생과 청결 유지가 중요하며, 항생제 치료와 더불어 파지 요법 및 백신 개발에 대한 연구가 진행되고 있다.

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폐렴막대균 - [생물]에 관한 문서
기본 정보
K. pneumoniae on a MacConkey agar plate
MacConkey 한천 배지 상의 K. pneumoniae
학명Klebsiella pneumoniae
명명자(Schroeter 1886) Trevisan 1887
분류
역세균
문프로테오박테리아문
강감마프로테오박테리아강
목엔테로박터목
과장내세균과
속클렙시엘라속
종클렙시엘라 뉴모니아에
아종
참고 문헌

2. 역사

클렙시엘라속(Klebsiella)은 독일의 미생물학자 에드윈 클렙스(Edwin Klebs, 1834-1913)의 이름을 따서 명명되었다.[55] 폐렴막대균(Klebsiella pneumoniae)은 독일의 병리학자 카를 프리드랜더(Carl Friedländer)를 기리기 위해 Friedlander's bacillum으로도 알려져 있다.[55] 프리드랜더는 이 세균이 특히 만성 질환자나 알코올 중독자 등 면역 저하자에게서 나타나는 폐렴의 원인이라고 제안했다.[55] 지역사회 획득 폐렴은 때때로 프리들렌더 폐렴이라고 불린다.[4]

3. 역학

폐렴막대균의 감염은 다른 쇠약해지는 질병이 있는 중년, 노년층에게 주로 영향을 미친다. 이 환자 집단은 당뇨병, 알코올 의존증, 암, 간 질환, 만성 폐쇄성 폐질환, 글루코코르티코이드 요법, 신부전 등 호흡기 방어가 손상된 환자들로 여겨진다. 이러한 환자들에서 폐렴막대균 감염의 대부분은 환자가 다른 이유로 병원에 입원할 때 일어나는, 원내감염의 형태로 이루어진다.

폐렴 외에도 클렙시엘라는 비뇨계통, 하부 담도, 수술 상처 부위에 감염을 일으킬 수 있다. 임상 질환에는 폐렴, 혈전정맥염, 요로감염증, 쓸개염, 설사, 상기도감염증, 상처 감염, 골수염, 수막염, 균혈증, 패혈증 등이 있다. 신체에 침습적 장치가 있는 환자의 경우 장치가 폐렴막대균에 오염될 위험이 있다. 신생아 병동의 장치, 호흡을 돕기 위한 장비, 요도 카테터는 환자를 위험에 빠뜨릴 수 있다. 또한, 항생제 사용은 클렙시엘라에 의한 원내 감염의 위험을 증가시키는 요인이 될 수 있다. 패혈증과 패혈성 쇼크는 세균이 혈액으로 들어가면 발생할 수 있다.

킹스 칼리지 런던에서 수행된 연구에 따르면 HLA-B27과 클렙시엘라 세균의 두 표면 분자 사이의 분자 모방이 강직성 척추염의 원인과 관련되어 있다.[56]

클렙시엘라는 노인의 요로감염증을 대장균 다음으로 많이 일으킨다.[57] 또한 만성 폐질환, 장 질환, 코점막의 위축, 코경화증이 있는 환자에게 기회감염 병원체가 될 수 있다. 새로운 항생제 내성을 가진 폐렴막대균 균주도 나타나고 있다.[58]

3. 1. 클렙시엘라 폐렴

병원 외부의 폐렴막대균에 의해 유발되는 가장 흔한 상태는 폐렴이며, 일반적으로 기관지폐렴이나 기관지염 형태로 나타난다.[8] 발병한 환자에서는 폐 농양, 공동화, 농흉, 가슴막 유착이 발생하는 경향이 크다.[8] 항생제 치료를 시행해도 중증 환자의 경우 사망률이 약 50%이다.[8] 흡인이 주요 원인이며, 알코올 의존증, 원내 요로 감염, COPD 등이 위험 인자이다.

3. 1. 1. 병태생리학

폐렴막대균의 병태생리학 측면에서 주목할 것은 폐렴막대균에 대한 호중구의 골수세포형과산화효소를 통한 방어이다. 엘라스테이스의 산화적 비활성화가 폐렴막대균 방어에 관여하며, 지질다당류 결합 단백질(LBP)은 세균의 세포벽 구성 요소를 세포로 전달하는 데 도움이 된다.[61][62]

3. 1. 2. 징후 및 증상

클렙시엘라 폐렴이 있는 사람은 특징적인 가래를 기침으로 내뱉으며, 발열, 메스꺼움, 빈맥, 구토 증상을 보이는 경향이 있다. 클렙시엘라 폐렴은 알코올 중독과 같은 기저질환이 있는 사람들에게 영향을 더 많이 미친다.[59]

''폐렴막대균'' 감염자는 특징적인 객담을 기침으로 뱉어내며, 발열, 구역질, 빈맥, 구토 증상을 보이기도 한다. ''폐렴막대균''은 알코올 중독과 같은 기저 질환이 있는 사람들에게 영향을 미치는 경향이 있다.[11]

3. 1. 3. 진단

폐렴막대균 감염 여부를 판별하기 위해 광범위 베타 락타메이스(ESBL)에 대한 감수성 검사를 수행할 수 있다.[63][59]

다음은 감염 진단 및 항생제 내성 균주 확인을 위해 수행할 수 있는 검사들이다.[9][11]

3. 1. 4. 치료

클렙시엘라 폐렴의 치료는 아미노글리코사이드나 세팔로스포린과 같은 항생제에 의해 이루어지며, 개인의 건강 상태, 병력, 질병의 중증도에 따라 사용할 항생제를 선택한다.[60][64]

스트렙토마이신(아미노글리코사이드 항생제의 일종)


세팔로스포린(핵심 구조)


클렙시엘라는 암피실린에 대한 내성을 가지도록 만드는 베타-락타메이스를 보유하고 있으며, 많은 균주가 카르베니실린, 아목시실린, 세프타지딤에 대한 추가 내성과 함께 광범위 베타-락타메이스를 획득했다. 폐렴막대균은 아미노글리코사이드와 세팔로스포린에 대해서는 감수성을 보이며, 베타-락타메이스 억제제인 클라불란산으로 베타-락타메이스를 얼마나 억제 가능한지는 다양한 것으로 보고되었다. 집중치료실(ICU)에서 다제내성 그람 음성 병원균으로 인한 감염은 콜리스틴이 다시 사용되게 만들기도 하였다. 그러나 폐렴막대균의 콜리스틴 내성 균주가 ICU에서 보고되었다.[65][66][67][68] 2009년 인도와 파키스탄에서 정맥 주사용 항생제인 카바페넴에 내성을 보이는 뉴델리 메탈로-베타락타메이스(NDM-1)라는 유전자를 가진 폐렴막대균이 발견되었다. 대만의 클렙시엘라 발병 사례는 당뇨병(DM)이 있는 사람들에게 간농양을 유발하는 비정상적인 독성을 나타냈으며, 치료는 3세대 세팔로스포린으로 이루어졌다.

3. 2. 고병원성 클렙시엘라 폐렴

고병원성 폐렴막대균(''hypervirulent Klebsiella pneumoniae'', hvKP)은 아시아에서 발생한 매우 치명적인 폐렴막대균 변종으로 높은 사망률을 보인다.[69][17] 이 균주는 캡슐 성분과 철분 획득을 위한 시데로포어를 과다 생성하는 것으로 알려져 있다.[18] hvKP는 기존의 ''K. pneumoniae''(cKp)와 달리 건강한 사람에게도 질병을 일으키고 신체 거의 모든 부위를 감염시킬 수 있어 임상적으로 더 우려스럽다.[17]

hvKP는 중추신경계와 눈으로 퍼져 안구내염, 비간 농양, 폐렴, 괴사성 근막염, 수막염을 유발할 수 있다.[69][21] 과점액성 표현형은 이 균주의 한 가지 특징이며, 스트링 테스트를 통해 진단을 돕는다.[21]

초기 연구에서는 hvKp가 항생제 치료에 비교적 취약한 것으로 나타났지만, 최근에는 내성 플라스미드를 획득하여 다양한 항생제에 대한 다제내성을 갖게 될 수 있음이 밝혀졌다.[18][19][20] 현재 국제적인 치료 지침은 없으며, 추가 검사와 치료는 사례별로 다르게 이루어진다.[69][22]

4. 전염

폐렴막대균 감염에 걸리려면 우선 사람이 세균에 노출되어야 한다.[70][23] 즉, 폐렴막대균이 기도로 들어가야 폐렴을 일으킬 수 있으며, 또는 혈액으로 들어가 혈류를 통한 감염을 일으킬 수도 있다. 의료 환경에서 폐렴막대균은 사람 대 사람 접촉(예: 의료진의 오염된 손을 통해서 전달, 환자 간에 전달)을 통해 전파되거나, 덜 흔한 방법이지만 환경 오염에 의해서도 전파될 수 있다. 환경에서 환자로 직접 전파되는 방식에는 논란의 여지가 있으며 추가 조사가 필요하다.[70][23] 그러나 공기를 통해서는 전파되지 않는다.[70][23][71][42] 의료 환경에 있는 환자는 인공호흡기나 정맥 카테터를 사용하는 중인 경우, 또는 상처가 있는 경우에도 폐렴막대균에 노출될 수 있다. 이러한 의료 도구와 조건으로 인해 폐렴막대균이 몸에 들어가 감염을 일으킬 수 있다.[71][42]

5. 저항성 균주

클렙시엘라 속 세균들은 종종 여러 항생제에 내성이 있으며, 현재까지 나온 연구를 통한 근거들은 플라스미드가 저항성 유전자의 주요 원인이라고 보고 있다.[72] 광범위 베타-락타메이스(ESBL)를 생산하는 클렙시엘라 종은 카바페넴을 제외한 거의 모든 베타-락탐 항생제에 내성이 있다. 다른 빈번하게 내성을 가지는 항생제에는 아미노글리코사이드, 플루오로퀴놀론, 테트라사이클린, 클로람페니콜, 트리메토프림/설파메톡사졸이 있다.[73]

섬네일


카바페넴 내성 장내세균(CRE) 감염은 의료 환경에서 중요한 문제로 떠오르고 있다.[75][76] 카바페넴 내성 폐렴막대균(CRKP)은 CRE의 한 종류로, 지난 10년 동안 전 세계적으로 증가해 왔다.[77] CRKP는 거의 모든 항균제에 내성이 있으며, 높은 이환율과 사망률을 보인다. 카바페넴 내성은 외막 포린 돌연변이, ampC 베타-락타메이스 과다 생산, CTX-M 광범위 베타-락타메이스, 카바페네메이스 생산 등 다양한 기전을 통해 발생한다. CRKP에 의한 내성의 가장 중요한 기전은 카바페네메이스 효소인 ''blak''pc의 생산이다.[80] ''blak''pc 유전자는 이동 가능한 유전 물질 조각(트랜스포존 Tn4401)을 통해 운반되어 전파 위험을 높인다.[80]

미국 질병통제예방센터(CDC)는 CRCP 퇴치를 위한 적극적인 감염 통제 지침을 발표했다.[82] 2016년 네바다주에서 CRE 감염으로 사망한 환자의 경우, 미국에서 사용 가능한 모든 26가지 항생제에 내성이 있었다.[84]

2007년 이스라엘에서는 전국적인 CRE 발병에 대응하기 위해 전국적인 치료 계획을 시행했다.[83] 모든 CRE 보균자를 물리적으로 분리하고, 병원을 면밀히 모니터링하여 격리의 효율성을 감독했다. 그 결과, 환자 10만 명당 발병 건수가 현저히 감소했다.

6. 확산 방지

환자 사이에 폐렴막대균 감염이 퍼지는 것을 방지하기 위해 의료인은 손 위생(알코올 손 소독제 사용 또는 비누와 물 사용)을 철저히 준수하고, 가운과 장갑을 착용하는 등 특정 감염 통제 조치를 따라야 한다.[71][42] 그람 음성 간균에는 알코올 손 소독제가 효과적이다.[88][43] 의료 시설은 클렙시엘라 확산을 방지하기 위해 엄격한 청소 절차를 따라야 한다.[71][42]

감염 확산을 방지하기 위해 환자는 다음의 경우에 손을 자주 씻어야 한다.


  • 음식을 준비하거나 먹기 전
  • 눈, 코, 입을 만지기 전
  • 상처 부위의 드레싱이나 붕대를 교체하기 전후
  • 화장실 이용 후
  • 코를 풀거나 기침, 재채기를 한 후
  • 침대 난간, 침대 옆 탁자, 문 손잡이, 리모콘, 전화기 등 병원 시설의 표면을 만진 후[71][42]

7. 치료

감염된 폐렴막대균이 약물 내성을 가지지 않은 경우 항생제로 치료할 수 있다.[71][42] 그러나 폐렴막대균에 의한 감염은 항생제가 덜 효과적이거나 사용할 수 있는 항생제의 수가 적어 치료가 어려울 수 있다.[71][42] 이러한 경우, 미생물학 검사를 통해 감염을 치료할 수 있는 적절한 항생제를 선택해야 한다.[71][42] 다제내성 클렙시엘라 종의 요로감염증에는 아미카신과 메로페넴 병용 요법이 제안되기도 한다.[89][44]

8. 연구

다제내성 폐렴막대균 균주는 파지 요법(복강, 정맥, 비강 투여)을 통해 생체 내에서 사멸될 수 있다는 연구 결과가 있다.[90][45] 파지에 대한 내성은 새로운 감염성 파지를 주위 환경에서 가져올 수 있기 때문에 항생제 내성만큼 문제가 되지 않을 것으로 보인다.[91][46] 파지 요법은 항생제를 완전히 대체하기보다는, 항생제와 함께 사용하여 항생제 활성을 보완할 수 있다.[91][46]

9. 백신 개발

전 세계적으로 폐렴막대균 및 약제 내성 형태의 감염이 증가함에 따라, 효과적인 예방 백신 개발의 필요성이 커지고 있다.[47] 2022년 IHME 연구에 따르면, 2019년 폐렴막대균은 다양한 감염 증후군에서 79만 명의 사망 원인이었으며, 특히 사하라 이남 아프리카에서는 신생아 혈류 감염으로 12만 4천 명이 사망했다.[47][48]

이상적인 백신은 침습성 폐렴막대균 질환을 예방하고, 신생아 패혈증 예방을 위한 모체 백신으로도 사용될 수 있도록 설계되어야 한다.[48] 2023년 6월에는 폐렴막대균 백신 [Kleb4V/GSK4429016A]에 대한 1/2상 임상 연구가 진행 중이었으나,[49] 2024년 1분기 GSK 기업 R&D 파이프라인 업데이트에서 해당 백신이 제거되어, 현재 프로그램 상태는 확인이 필요하다.

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