아시네토박터 바우마니

1. 개요

아시네토박터 바우마니는 다양한 질병을 유발하는 기회 감염균으로, 특히 항생제 내성이 강해 병원 내 감염의 주요 원인 중 하나이다. 이 세균은 막 투과성 감소, 항생제 표적 보호, 항생제 비활성화 등의 기전을 통해 항생제에 저항하며, 유전적 가소성을 통해 빠른 유전자 변이와 외래 유전자를 획득한다. AbaR 내성 섬, 유출 펌프, 소형 RNA, 베타-락타마제, 바이오필름 형성, OmpA 단백질 등이 항생제 내성 및 병원성 관련 주요 요소로 작용한다. 아시네토박터 바우마니는 폐렴, 혈류 감염, 수막염 등 다양한 감염을 일으키며, 면역력이 약화된 환자, 장기간 입원 환자 등에서 감염 위험이 높다. 병원 내 감염은 오염된 표면이나 환자 간 접촉을 통해 확산되며, 예방을 위해 위생 관리가 중요하다.

2. 항생제 내성

아시네토박터 바우마니는 다양한 항생제에 대한 내성을 가지고 있어 치료가 어렵다. 감수성이 있는 균주에 감염된 경우, 세프타지딤 또는 세페핌과 같은 광범위 세팔로스포린, 설박탐을 포함하는 베타-락탐/베타-락타마제 억제제 조합, 또는 이미페넴이나 메로페넴과 같은 카바페넴 계열 항생제를 사용할 수 있다. 그러나 현재 대부분의 감염은 여러 약물에 내성을 보이므로, 특정 균주의 감수성을 파악하는 것이 중요하다.

과거에는 이미페넴 또는 메로페넴으로 치료했지만, 카바페넴 내성 A. baumannii가 꾸준히 증가하고 있다. 따라서 폴리믹신, 특히 콜리스틴을 사용하거나, 테트라사이클린 계열 항생제가 다제내성 A. baumannii에 효과를 보이기도 한다. 하지만 콜리스틴은 신장 손상 등 부작용 때문에 최후의 수단으로 여겨진다.

병원에서는 손 씻기와 철저한 멸균 절차를 통해 감염을 예방하고 있다. 최근에는 파지 치료를 통해 A. baumannii 감염을 치료하기도 하는데, 파지는 박테리아를 공격하는 바이러스로, 항생제에 대한 A. baumannii의 감수성을 회복시키는 것으로 알려져 있다.

최근 MIT, 하버드 브로드 연구소 및 MIT CSAIL의 과학자들은 심층 학습을 이용해 A. baumannii를 효과적으로 제거할 수 있는 할리신이라는 화합물을 발견했다. 이 화합물은 용도 변경된 약물이다. 아바우신은 좁은 범위의 효과를 가지는 후보 약물이다. 조수라발핀은 A. baumannii를 죽이고 동물 모델에서 효과적이며, 현재 임상 1상 시험 중이다.

2.1. 주요 내성 기전

아시네토박터 바우마니의 항생제 내성 기전은 크게 세 가지로 나눌 수 있다.

1. 막 투과성을 낮추거나 항생제가 밖으로 잘 배출되게 하여 세균 내부에 항생제가 접근하는 것을 막는다.
2. 유전자 변이나 번역 후 변형을 통해 항생제가 작용하는 표적을 보호한다.
3. 항생제를 가수분해하거나 변형시켜 항생제가 작용하지 못하게 한다.

아시네토박터가 가진 가장 중요한 능력 중 하나는 뛰어난 유전적 가소성이다. 이는 빠른 유전자 변이와 재배열을 일으키고, 이동성 유전 요소를 통해 외부 유전자를 받아들일 수 있게 한다. 그중에서도 삽입 서열은 세균 유전체를 형성하고 진화를 이끄는 핵심 요소로 꼽힌다.

병원성 섬은 세균 병원체에서 흔히 발견되는 유전자 구조로, 병원체의 독성을 높이는 유전자 두 개 이상이 붙어 있는 형태이다. 여기에는 독소나 응고효소 유전자가 포함되기도 하고, 항생제 내성 유전자가 포함되기도 한다. AbaR형 내성 섬은 약제 내성을 가진 A. 바우마니에서 주로 나타나는 특징이며, 균주마다 다양한 변이를 보인다. 각 섬은 약 16.3Kb 크기의 전이인자 뼈대를 가지고 있어 수평적 유전자 전달을 돕는다. 항생제 내성 유전자는 공액을 통해 플라스미드 형태로 그람 음성 세균 사이에 쉽게 전달되며, 이는 새로운 내성 균주가 빠르게 나타나게 되는 원인이 된다. AbaR은 여러 항생제 내성 유전자를 포함하며, 양쪽 끝이 삽입 서열로 둘러싸여 있다. 광범위 약제 내성 아시네토박터 바우마니 (XDR-AB)와 뉴델리 메탈로-베타-락타마제-1 생성 아시네토박터 바우마니 (NDM-AB)에서 아시네토박터 종의 환경 분리주로 전파될 수 있는 여러 내성 유전자가 A. 바우마니 내에서 순환하며 레플리콘 그룹으로 묶일 수 있다. 공액 실험 결과, blaOXA-23, blaPER-1, aphA6 유전자는 플라스미드 그룹 GR6 또는 1등급 인테그론을 통해 시험관 내 공액으로 임상 분리주와 환경 분리주 사이에 성공적으로 전달될 수 있는 것으로 나타났다. 이 유전자들은 아미노글리코사이드, 아미노시클리톨, 테트라사이클린, 클로람페니콜 등에 대한 내성을 부여한다.

2.2. AbaR 내성 섬

아시네토박터 바우마니가 가진 가장 중요한 특징 중 하나는 뛰어난 유전적 가소성이다. 이는 빠른 유전자 변이와 재배열을 촉진하며, 이동성 유전 요소에 의해 운반되는 외부 유전자를 통합할 수 있게 한다.

2.3. 유출 펌프

아시네토박터 바우마니는 항균제에 대한 감수성을 감소시키는 유출 펌프를 가지고 있다. 유출 펌프는 세균의 세포질과 주변 세포질 공간으로 들어간 항생제 및 기타 작은 분자를 세포 밖으로 배출하기 위해 에너지를 사용하는 단백질 기계이다. 세균은 항생제를 지속적으로 세포 밖으로 배출함으로써 항생제의 표적이 세균 내부에 있을 때, 세균을 죽이거나 성장을 억제하는 데 필요한 특정 항생제의 농도를 증가시킬 수 있다.

AdeB는 아미노글리코사이드 내성에 책임이 있는 것으로 나타났다. AdeDE는 테트라사이클린, 클로람페니콜 및 다양한 카바페넴을 포함한 광범위한 기질의 유출에 책임이 있다.

2.4. 소형 RNA (Small RNA)

세균 소형 RNA는 다양한 세포 과정을 조절하는 비코딩 RNA이다. AbsR11, AbsR25, AbsR28의 세 가지 sRNA는 12가지 항생제에 내성을 보이는 다제내성 균주인 MTCC 1425(ATCC15308) 균주에서 실험적으로 검증되었다. AbsR25 sRNA는 유출 펌프 조절 및 약물 내성에 역할을 할 수 있다.

2.5. 베타-락타마제 (Beta-lactamase)

아시네토박터 바우마니는 베타-락타마제를 생성하는데, 이는 베타-락탐 항생제의 4원자 락탐 고리를 절단하는 효소이다. 베타-락탐 항생제는 세균의 세포벽 합성을 억제하는 페니실린과 구조적으로 유사하다. 락탐 고리가 절단되면 항생제는 세균에 무해해진다. A. 바우마니는 아시네토박터 유래 세팔로스포리나제(ADCs)라는 C군 베타-락타마제를 발현한다. 또한, D군 베타-락타마제인 OXA-51이 A. 바우마니에서 발견되었으며, 삽입 서열에 의해 둘러싸여 있어 수평 유전자 전달로 획득되었음을 시사한다.

2.6. 바이오필름 형성

A. 바우마니는 인공 표면에서 오랫동안 생존할 수 있어 병원 환경에서 지속적으로 존재할 수 있다고 알려져 있다. 이는 바이오필름을 형성하는 능력 때문으로 생각된다. 많은 바이오필름 형성 세균의 경우, 이 과정은 편모에 의해 매개되지만, A. 바우마니의 경우에는 섬모에 의해 매개되는 것으로 보인다. 또한, 추정되는 섬모 샤페론 및 셔틀 유전자인 csuC와 csuE의 파괴는 바이오필름 형성을 억제하는 것으로 나타났다. 바이오필름 형성은 바이오필름 내 미생물의 대사를 변화시켜 항생제에 대한 민감성을 감소시킨다. 이는 바이오필름 내부 깊숙이 영양소가 적게 이용 가능하기 때문일 수 있다. 느린 대사는 세균이 항생제를 흡수하거나 특정 항생제가 효과를 발휘할 만큼 충분히 빠르게 생명 기능을 수행하는 것을 막을 수 있다. 또한, 더 큰 분자에 대한 물리적 장벽을 제공하고 세균의 건조를 방지할 수 있다.

2.7. 감염 증상

아시네토박터 바우마니는 다양한 질병을 유발하는 기회 감염균으로, 각각 고유한 증상을 나타낸다. 가능한 아시네토박터 바우마니 감염 유형은 다음과 같다.

* 폐렴
* 혈류 감염
* 수막염
* 상처 및 수술 부위 감염, 괴사성 근막염 포함
* 요로 감염

아시네토박터 바우마니 감염 증상은 폐렴구균 및 폐렴막대균을 포함한 다른 기회 감염 박테리아에 의해 유발되는 다른 기회 감염과 구별하기 어려운 경우가 많다.

아시네토박터 바우마니 감염의 증상은 열과 오한, 발진, 혼란 및/또는 정신 상태 변화, 배뇨 시 통증 또는 작열감, 잦은 배뇨의 강한 욕구, 밝은 빛에 대한 민감성, 메스꺼움(구토 동반 여부), 근육 및 흉통, 호흡 문제, 기침(노란색, 녹색 또는 피가 섞인 가래 동반 여부)에 이르기까지 다양하다. 어떤 경우에는 아시네토박터 바우마니가 개방된 상처나 기관 절개 부위의 집락 형성과 같이 감염이나 증상을 나타내지 않을 수 있다.

2.8. OmpA (외막 단백질 A)

OmpA (외막 단백질 A)는 아시네토박터 바우마니가 상피 세포에 부착하는 데 관여하는 단백질로, 세균이 지퍼 메커니즘을 통해 세포를 침투할 수 있게 한다. 이 단백질은 상피 세포의 미토콘드리아에 위치하며, 미토콘드리아에 부착되면 팽창을 유도한다. 이로 인해 사이토크롬 c가 방출되어 아포토솜이 형성되고, 이는 세포의 세포자멸사를 유발한다. 세균 부착은 세균 독성의 중요한 결정 요인이 될 수 있으며, 숙주 세포에 부착하는 능력은 세균이 제3형 분비 시스템을 통해서든, 체액의 움직임에 저항하여 붙잡고 있든, 다양한 방식으로 숙주 세포와 상호 작용할 수 있게 한다.

3. 병원 내 감염 사례

이라크와 아프가니스탄에서 부상을 입은 미국 및 기타 서방 군인들은 급조 폭발물 등으로 인한 외상성 부상으로 A. baumannii에 감염될 위험이 있었다. 초기에는 부상 시점에 감염되는 것으로 생각되었으나, 이후 연구를 통해 A. baumannii 감염은 병원 감염으로 발생할 가능성이 더 높다는 것이 밝혀졌다. 이는 A. baumannii가 인공 표면에서 장기간 생존할 수 있고, 부상 군인들이 후송 과정에서 여러 의료 시설을 거치기 때문이었다.

부상 군인들은 응급 처치를 위해 레벨-I 시설로 이송된 후, 부상 정도에 따라 레벨-II 시설로 이송되기도 했다. 이후 전투 지역 내 주요 병원(레벨 III)으로 이송되기 전까지 여러 시설을 거칠 수 있었다. 일반적으로 환자가 안정되면 1~3일 후 추가 치료를 위해 독일의 란슈툴 지역 의료 센터(레벨 IV)로 이송되었다. 마지막으로 부상 군인들은 재활 및 추가 치료를 위해 자국 병원으로 이송되었다. 이처럼 여러 의료 환경에 반복적으로 노출되면서 A. baumannii 감염이 증가한 것으로 보인다. 다제 내성 A. baumannii는 부상 군인의 치료와 재활을 어렵게 하고, 추가 사망으로 이어지기도 했다.

기회 감염으로 불리는 A. baumannii 감염은 병원에서 흔하게 발생한다. A. baumannii는 건강한 사람에게는 거의 위험하지 않지만, 면역 체계 약화, 만성 폐 질환, 당뇨병, 장기 입원, 인공호흡기 사용, 개방된 상처, 침습적 장치(요도 카테터 등) 사용 등이 감염 위험을 높인다.

A. baumannii는 오염된 표면, 물체, 사람 피부와의 직접 접촉을 통해 확산될 수 있다. 주로 집락화된 환자에 의해 병원에 유입되며, 인공 표면에서 생존하고 건조에 강해 새로운 환자에게 감염을 일으킬 수 있다. 병원 환자의 지속적인 항생제 사용은 A. baumannii 증식에 유리하게 작용하는 것으로 보인다. 아시네토박터는 사람 간 접촉이나 오염된 표면 접촉을 통해 확산되며, 열린 상처, 카테터, 호흡 튜브를 통해 침투할 수 있다. 2009년 유럽 중환자실 연구에서는 A. baumannii가 인공호흡기 관련 폐렴 사례의 19.1%를 차지하는 것으로 나타났다.

4. 예방

아시네토박터 바우마니는 주로 병원 환경에서 감염을 일으키며, 건강한 사람에게는 큰 위험이 되지 않는다. 하지만 면역력이 약하거나 만성 폐 질환, 당뇨병을 앓고 있는 경우, 장기간 입원하거나 인공호흡기를 사용하는 경우, 개방된 상처가 있거나 요도 카테터와 같은 침습적 장치를 사용하는 경우에는 감염 위험이 높아진다.

아시네토박터 바우마니는 오염된 표면이나 물체, 사람의 피부와 직접 접촉하여 전파될 수 있다. 특히 병원에서는 환자를 통해 유입된 아시네토박터 바우마니가 표면에 남아 다른 환자에게 감염을 일으킬 수 있다. 아시네토박터 바우마니는 열린 상처, 카테터, 호흡 튜브 등을 통해 체내로 침투할 수 있다.